0 100 80 60 40 20 0 1. Çeyrek Çe T. C. ADNAN MENDERES ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ TARIM MAKĠNALARI ANABĠLĠM DALI AYDIN YÖRESĠNDE ĠNCĠR KURUTMADA KULLANILACAK OLAN DOĞAL AKIMLI BĠR GÜNEġ ENERJĠLĠ KURUTUCUNUN MODELLENMESĠ Necmiye APAYDIN DANIġMAN Prof. Dr. M. Bülent COġKUN AYDIN 2007
i 1 Bu tezde görsel, iģitsel ve yazılı biçimde sunulan tüm bilgi ve sonuçların akademik ve etik kurallara uyularak tarafımdan elde edildiğini, tez içinde yer alan ancak bu çalıģmaya özgü olmayan tüm sonuç ve bilgileri tezde kaynak göstererek belirttiğimi beyan ederim. Adı Soyadı İmza : : Necmiye APAYDIN
ii 2 ÖZET Yüksek Lisans Tezi AYDIN YÖRESĠNDE ĠNCĠR KURUTMADA KULLANILACAK OLAN DOĞAL AKIMLI BĠR GÜNEġ ENERJĠLĠ KURUTUCUNUN MODELLENMESĠ Necmiye APAYDIN Adnan Menderes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. M. Bülent COŞKUN Türkiye'nin ihraç ürünleri arasında ilk sıralarda bulunan kuru incir üretiminin önemli bir bölümünü Aydın ili sağlamaktadır. Bu çalışmada, Türkiye ve Aydın için büyük öneme sahip incir için özellikle küçük aile işletmelerinin hijyenik koşullarda kurutma yapmasına olanak sağlayacak doğal akımlı bir güneşli kurutucunun model tesisi dizayn edilmiştir. Çalışmada, hava sıcaklığı, rüzgâr, bağıl nem ve güneş ışınımı değerlerinin kuruma davranışına etkisi araştırılmış ve çoklu regresyon analizine tabi tutularak ayrılabilir nem oranı ile olan ilişkisi ortaya konmuştur. Analiz sonucu bulunan istatiksel eşitliklerinin uyumuna bakılmış, sonuçlar grafiksel olarak verilmiş ve R 2, tahminin standart hatası (RMSE) ve khi-kare (X 2 ) değerlerine bakılmıştır. Grafikler ve istatistiksel hesaplamalar için Statistica 7.0 ve JMP 7.0 istatistik programları kullanılmıştır. Çalışmanın son bölümü sonuçların tartışıldığı tartışma ve sonuç bölümü olmuştur. 2007, 83 sayfa Anahtar Sözcükler Kuru incir, Güneş Enerjisi, Kurutucular, Kurutma, İstatistiksel Analiz
iii 3 ABSTRACT Ph.D Thesis MODELLING OF A SOLAR DRYER WITH NATURAL CONVECTION WHICH WILL BE USED AROUND AYDIN FOR FIG DRYING Necmiye APAYDIN Adnan Menderes University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Agricultural Machinery Supervisor: Prof. Dr. M. Bülent COŞKUN Dried fig, which is one of the top export goods of Turkey, is mostly produced in Aydın region. During this research, a fig dryer with natural convection model, that will especially enable small family enterprises to make production under hygienic conditions was designed. In the study; the effects of air temperature, wind speed, relative humidity and solar radiation on the drying process are studied. In order to determine their relations with moisture ratio multiple regression analysis were performed. Consistencies of reggession equations that are found as the analysis results are checked and R 2, root mean squared error (RMSE) and chi-square (X 2 ) values are examined. For these tasks, Statistica and JMP software are used. In the last part of the study is the results are discussed. 2007, 83pages Key Words Dried fig, Solar Energy, Dryers, Drying, Statistical Analysis
iv 4 ÖNSÖZ Bu tez çalışmasına başlarken kuruma süreçlerinin ve davranışlarının bu kadar derin bir konu olduğunu bilmiyordum. Ama konuya girdikçe, kurumanın yalnızca kütle kaybı olmadığını, kuruma ve kurutma süreçlerinin son derece karmaşık bir yapıya sahip olduğunu öğrendim. Aydın Yöresinde İncir Kurutmada Kullanılacak Olan Doğal Akımlı Bir Güneş Enerjili Kurutucunun Modellenmesi konulu Yüksek Lisans tez çalışmamın seçiminde, yürütülmesinde ve sonuçlandırılmasında çok önemli katkıları bulunan değerli hocam Sayın Prof. Dr. M. Bülent COŞKUN a, deneme materyali olan incirin temininde yardımcı olan Erbeyli İncir Araştırma Enstitüsü personeline, denemelerim süresince yardımlarından dolayı çalışma arkadaşlarım Sayın Araş. Gör. Erkan ŞİMŞEK e ve Sayın Araş. Gör. Taner AKBAŞ a, istatistiksel analizlerde yardımlarından dolayı sevgili kardeşim Saner APAYDIN a ve çalışmalarım süresince gösterdikleri yardım ve anlayıştan dolayı A.D.Ü. Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü başta olmak üzere, tüm öğretim elemanlarına sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
v 5 SĠMGELER DĠZĠNĠ AHE ANO ANO deneysel ANO hesaplanan RMSE X 2 R 2 I IE M M 0 m K m Y SHE Φ T V Azalan hızla kuruma evresi Ayrılabilir nem oranı Deneysel ayrılabilir nem oranı Hesaplanan ayrılabilir nem oranı Tahminin standart hatası Khi-kare Belirtme katsayısı Güneş ışınım şiddeti Isınma evresi İncirin belirli bir t anındaki nem içeriği İncirin ilk nem içeriği Kuru ağırlık Yaş ağırlık Sabit hızla kuruma evresi Bağıl nem Sıcaklık Rüzgâr hızı
vi 6 ġekġller DĠZĠNĠ Şekil 1.1 1995 2001 Yılları Arasında Türkiye de Kuru İncir Üretimi 2 Şekil 1.2 2000 Yılı Dünya Kuru İncir Üretimi 3 Şekil 1.3 Türkiye'nin yıllık toplam Güneşlenme süresinin bölgelere göre 8 dağılımı Şekil 1.4 Çadır tipi bir kurutucu 12 Şekil 1.5 Fanlı tip güneş enerjili kurutucu 14 Şekil 1.6 Oda tipi fanlı kurutucu 14 Şekil 1.7 Aktif ve pasif kurutucu tipleri 15 Şekil 1.8 Sulu tip ısı deposuna sahip güneşle kurutma yapan bir kurutucu 16 Şekil 1.9 Fotovoltaik panel destekli zorlamalı konveksiyonlu kurutucu 17 Şekil 3.1 Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Kampus alanı 27 Araştırma ve Üretim Çiftliği Krokisi Şekil 3.2 Doğal akımlı kurutucunun prototip gösterimi 30 Şekil 3.3 Doğal akımlı kurutucu prototipinin kesit gösterimi 31 Şekil 3.4 Doğal akımlı model kurutucunun önden görünüşü 32 Şekil 3.5 Doğal akımlı model kurutucunun yandan görünüşü 33 Şekil 4.4 İncirlerin kütle değişim grafiği 40 Şekil 4.5 I. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri 53 ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması Şekil 4.6 I. Periyod için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki 54 Şekil 4.7 II. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri 55 ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması Şekil 4.8 II. Periyod için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki 55 Şekil 4.9 III. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri 56 ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması Şekil 4.10 III. periyot için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki 56 Şekil 4.11 IV. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri 57 ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması Şekil 4.12 IV. Periyod için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki 57 Şekil 4.13 I. periyot için güven aralığı grafiği 58
vii 7 Şekil 4.14 II. periyot için güven aralığı grafiği 59 Şekil 4.15 III. periyot için güven aralığı grafiği 60 Şekil 4.16 IV. periyot için güven aralığı grafiği 61 Şekil 4.17 I. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan 63 ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler Şekil 4.18 I. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel 64 ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki Şekil 4.19 II. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan 64 Ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler Şekil 4.20 II. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel 65 ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki Şekil 4.21 III. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan 65 ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler Şekil 4.22 III. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel 66 ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki Şekil 4.23 IV. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan 66 Ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler Şekil 4.24 IV. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel 67 ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki
viii 8 ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ Çizelge 1.1 Başlıca İncir Üreticisi İllerde Ağaç Sayıları ve Taze İncir 1 Üretimleri Çizelge 3.1 Aydın ilinin 2005-2006 yıllarına ait bazı meteorolojik değerler 28 Çizelge 4.1 I. periyottaki incirlerin kütle değişimleri 37 Çizelge 4.2 II. periyottaki incirlerin kütle değişimleri 38 Çizelge 4.3 III. periyottaki incirlerin kütle değişimleri 39 Çizelge 4.4 IV. periyottaki incirlerin kütle değişimleri 39 Çizelge 4.5 İncirlerin ilk nem değerleri 41 Çizelge 4.6 İncirlerin son nem değerleri 41 Çizelge 4.7 I. periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri 42 Çizelge 4.8 II. Periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri 43 Çizelge 4.9 III. periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri 43 Çizelge 4.10 IV. periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri 44 Çizelge 4. 11. Deneme periyotlarında ölçülen sıcaklık değerleri 45 Çizelge 4.12 Deneme periyotlarında ölçülen güneş ışınımı değerleri 46 Çizelge 4.13 Deneme periyotlarında ölçülen rüzgâr hızı değerleri 47 Çizelge 4.14 Deneme periyotlarında ölçülen bağıl nem değerleri 48 Çizelge 4.15 I. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler 49 Çizelge 4.16 II. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler 49 Çizelge 4.17 III. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler 50 Çizelge 4.18 IV. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler 50 Çizelge 4.19 Her bir periyot için ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerlerinin 52 Karşılaştırılması Çizelge 4.20 ANO hesaplanan ve ANO deneysel ilişkisini gösteren R 2, RMSE ve X 2 53 değerleri Çizelge 4.21 Her bir periyot için düzenlenmiş ANO deneysel ve 62 ANO hesaplanan değerlerinin karşılaştırılması Çizelge 4.22 Düzeltilmiş ANO hesaplanan ve ANO deneysel ilişkisi için, R 2, RMSE 63 ve X 2 değerleri
ix 9 EKLER DĠZĠNĠ EK 1.1 Çoklu Regresyon İstatistikleri 80
x 10 ĠÇĠNDEKĠLER ĠNTĠHAL BEYAN SAYFASI..... i ÖZET ii ABSTRACT. iii ÖNSÖZ. iv SĠMGELER DĠZĠNĠ... v ġekġller DĠZĠNĠ...vi ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ.viii EKLER DĠZĠNĠ. ix 1. GĠRĠġ... 1 1.1 KURUTMA TEORĠSĠ... 4 1.1.1 Kurumanın Statiği... 5 1.1.2 Kurumanın Kinetiği... 5 1.1.3 Kurutma Yöntemleri... 6 1.2 GüneĢ Enerjili Kurutucular... 8 1.2.1 Kurutulan Ürünün GüneĢ Etkisinde KalıĢ Biçimine Göre GüneĢ Enerjili Kurutucular... 10 1.2.1.1 Doğrudan GüneĢ Enerjili Kurutucular... 10 1.2.1.2 Dolaylı GüneĢ Enerjili Kurutucular... 11 1.2.1.3 BirleĢik Tip GüneĢ Enerjili Kurutucular... 11 1.2.2 Kurutucudan Geçen Kurutma Havasının AkıĢ Biçimine Göre GüneĢ Enerjili Kurutucular... 11 1.2.2.1 Pasif Kurutucular (Doğal TaĢınım)... 12 1.2.2.2 Aktif Kurutucular (Zorlamalı TaĢınım)... 14 1.2.3 Kurutma Hacminde DolaĢan Havanın Sıcaklığına Göre GüneĢ Enerjili Kurutucular... 18 2. KAYNAK ÖZETLERĠ... 19 3. MATERYAL VE YÖNTEM... 27 3.1 Materyal... 27 3.1.1 Deneme alanı ve süresi... 27 3.1.2 Ġklim... 27 3.1.3 Ġncir ÇeĢidi... 28
xi 11 3.1.4 Doğal Akımlı Kurutucu ve Tasarımı 29 3.1.4.1. Tasarım.29 3.1.4.2. Ġmalat 31 3.1.5. Ölçümler. 33 3.2 Yöntem 33 3.2.1 Kurumaya Etkili Faktörler... 33 3.2.1.1. Ayrılabilir Nem Oranı (ANO) 35 4. BULGULAR... 37 4.1 Bulgular... 37 4.1.1 Ġncirin Kütle Kaybı... 37 4.1.2 Ġncirin Ġlk ve Son Nem Değerleri... 40 4.1.3 Ayrılabilir Nem Oranı Değerleri (ANO deneysel )... 42 4.1.4 Sıcaklık Değerleri ( C)... 44 4.1.5 GüneĢ IĢınım Değerleri (W/m 2 )... 45 4.1.6 Rüzgâr Hızı Değerleri (m/s)... 46 4.1.7 Hava Bağıl Nem Değerleri (%)... 48 4.1.8 Parametrelere Bağlı Olarak Ayrılabilir Nem Oranı (ANO hesaplanan ) Değerinin Hesaplanması.48 4.1.9. Deneysel ve Hesaplanan Ayrılabilir Nem Oranı ĠliĢkisi. 52 4.1.10. DüzeltilmiĢ Verilere Göre Ayrılabilir Nem Oranları Arasındaki ĠliĢkiler.. 62 4.2 TartıĢma... 68 5. SONUÇ... 70 KAYNAKLAR... 76 EKLER... 80 ÖZ GEÇMĠġ... 83
1 1. GĠRĠġ İncir, Urticales takımının Moracae familyasının Ficus cinsinden olan Ficus carica türüdür. Birçok yabani ve kültür alt türleri vardır. İncir kültürü Anadolu da insanlık tarihi kadar eski dönemlere dayanan kültür meyveleri içinde en eski gelişme tarihine sahip meyvelerden biridir. İncirin anavatanı Türkiye olup, buradan Suriye Filistin ve daha sonrada Ortadoğu üzerinden Çin ve Hindistan a yayılmaktadır (Anonim, 2007). İncir her ne kadar subtropik bir meyve olsa da geniş ekolojik uyum kabiliyeti nedeniyle yurdumuzun tüm sahil kuşağında ticari olarak yetiştirilmekte olup, kuru ve taze incir üretim amacı ile Büyük ve Küçük Menderes havzalarında yoğun olarak üretimi yapılmaktadır. İncir, yıllık ortalama sıcaklığın 18 20 C olduğu yerlerde yetişir. Meyve doğuşundan hasat sonuna kadar olan Mayıs-Ekim aylarında, daha yüksek ortalama sıcaklıklar, özellikle meyve olgunluğu ve kurutma döneminde (Ağustos-Eylül) ayları 30 C kadar çıkan ortalama sıcaklıklar ister (Anonim, 2007). Türkiye de başlıca incir üreticisi illerde incir ağaç sayıları ve taze incir üretimleri Çizelge 1.1 de verilmiştir. Çizelge 1.1 Başlıca İncir Üreticisi İllerde Ağaç Sayıları ve Taze İncir Üretimleri (Anonim,1997) Ġller Toplam Ağaç % Üretim (Ton) % Sayısı (Adet) Adana 72.400 0,71 2.544 1,05 Antalya 153.524 1,50 3.997 1,64 Aydın 6.445.965 63,07 141.666 58,30 Balıkesir 123.905 1,21 2.953 1,22 Bursa 185.600 1,82 5.808 2,39 Gaziantep 242.105 2,37 3.177 1,31 Hatay 271.415 2,66 5.082 2,09 İçel 139.792 1,37 7.202 2,96 Ġzmir 1.401.460 13,71 38.067 15,67 Manisa 67.640 0,66 10.390 4,28 Samsun 72.825 0,71 2.163 0,89 Ara Toplam 9.176.631 89,79 223.049 91,79 Diğer İller 1.043.369 10,21 19.150 8,21 Genel Toplam 10.220.000 100,00 242.999 100,00
2 Çizelge 1.1 incelendiğinde Türkiye'deki toplam incir ağacının % 60'ından fazlasının Aydın ilinde bulunduğu görülmektedir. Genel olarak ele alındığında Türkiye'deki 243 bin ton incir üretiminin 142 bin tona yakını Aydın'da üretilmektedir. Aydın ili, yamaç ve ovalarında tarım yapılabilen, Büyük Menderes Havzasının en önemli illerindendir. Aydın'da üretilen incirin yaklaşık % 5'i taze olarak pazarlanmakta, kalan incir ise kuru incir olarak değerlendirilmektedir (Çobanoğlu ve ark., 2005). Dünya kuru incir ihracatında ilk sırada yer alan Türkiye, yıllık kuru incir ihracatından, yaklaşık 70-80 milyon dolar gelir sağlamaktadır (Çobanoğlu ve ark., 2005). Türkiye nin 1995 2001 yılları arasında kuru incir üretimi Şekil 1.1 de verilmiştir. 54.000 52.000 50.000 49.975 50.155 50.981 52.684 49.001 48.028 1995 1996 48.000 46.000 45.225 1997 1998 1999 44.000 42.000 2000 2001 40.000 Türkiye İncir Üretimi (ton) ġekil 1.1 1995 2001 Yılları Arasında Türkiye de Kuru İncir Üretimi (Tuğ, 2002) Şekil 1.1 e bakıldığında, Türkiye kuru incir üretiminin 1999 yılında 52.684 ton ile en üst seviyeye ulaştığı görülmektedir. 2000 ve 2001 Yıllarında kuru incir üretimindeki azalmaya karşın, Türkiye kuru incir üretiminde dünyada ilk sırada yer almaktadır (Tuğ, 2002).
3 Dünya kuru incir ihracatında Türkiye genel olarak (miktar ve değer açısından) incelendiğinde; toplam ihracatın % 85-95'ini kuru incir, % 5-9'unu incir ezmesi, % 1-2'sini kıyılmış, % 0,5-1'ini de hurda sınıfı incirler oluşturmaktadır (Çobanoğlu ve ark., 2005). Dünya kuru incir ihracatında 2000 yılına ait Türkiye nin durumunu gösteren veriler Şekil 1.2 de verilmiştir. 50.000 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 49.001 12.500 12.500 7.000 4.000 3.700 1.500 Dünya kuru incir üretimi (ton) Türkiye Yunanistan A.B.D. İtalya Portekiz İspanya Diğer ġekil 1.2 2000 Yılı Dünya Kuru İncir Üretimi (Tuğ, 2002) Şekil 1.2 ye bakıldığında, dünya kuru incir ihracatında 49.001 ton ile Türkiye ilk sırada yer alırken, onu 12.500 ton ile sırasıyla Yunanistan ve A.B.D., 7.000 ton ile İtalya, 4.000 ton ile Portekiz, 3.700 ton ile İspanya ve 1.500 ton ile diğer ülkeler izlemektedir (Tuğ, 2002). Ülke ekonomisi açısından büyük öneme sahip olan incir sergi alanlarında açıkta kurutulmakta, kurumanın uzun sürmesi nedeniyle kalitesi bozulmakta ve kirlenmektedir. Kuruma mevsiminde uygun olmayan iklim koşulları da kalite azalmasına neden olmaktadır. Bu nedenle ürünün en uygun koşullarda güvenilir depolama nem içeriği olan % 23 seviyesine kadar kurutulması gerekmektedir (Ertekin ve ark., 2001).
4 Türk Standartları Enstitüsünce yayınlanan TS 541 kuru incir standardında, kuru incirin sahip olması gereken genel özellikler aşağıda verilmiştir. Bütün olmalıdır. (kuru incirin sap ve göz (ostiolum) uçları kesilmiş olabilir). Kuru incir sağlam, bozulmamış, çürümemiş, kokuşmamış olmalıdır. Kuru incirlerde gelişmenin hangi safhasında olursa olsun, ayrıca fümige edilsin veya başka yöntemlerle dezenfekte edilmiş olsun, canlı veya ölü böcek ve kemiriciler olmamalıdır. Canlı böcekler, kurtlar ve diğer hayvansal parazitler için tolerans tanınmaz. Kuru incirde döllenmeyi sağlayan ve nadiren meyve içinde kalmış, ölmüş incir arıcığı (Blastophaga psenes L.) bir kusur olarak kabul edilmez. Kuru incirler kendine has koku ve tat da olmalıdır. Kuru incirler temiz olmalıdır. Kuru incirler, güneş yanıklı, yırtık, yarık ve aşırı derecede kuru olmamalıdır. Kuru incirlerde rutubet muhtevası % 26 dan fazla olmamalıdır. Kuru incirlerde kabul edilen toleranslar dışında yabancı madde bulunmamalıdır. HCI de çözünmeyen kül miktarı 1 g/kg dan fazla olmamalıdır (Anonim, 2003). Doğal akımlı bir prototipin kullanıldığı bu çalışmanın amaçları aşağıda verilmiştir. Yüksek kurutmalık özelliğine sahip sarılop incir çeşidi için küçük aile işletmelerinin kullanabileceği doğal akımlı, kullanımı kolay bir prototip tasarımı ve imalatı, Kurutma sürecinin enerji maliyetini azaltacak, kurutma zamanını düşürecek doğal akımlı kurutucu prototipinin kullanılabilirliğinin ve etkinliğinin incelenmesi, Hava sıcaklığı, rüzgar hızı, güneş ışınım şiddeti ve bağıl nemin kurutma üzerine etkilerinin incelenmesi, Kurutma periyodu boyunca incir kütle değişimlerinin ve nem içeriklerinin incelenmesi,
5 Kuruma süreçlerinin istatiksel eşitliklerle açıklanabilmesidir. 1.1. KURUTMA TEORĠSĠ Kurutma, ısı enerjisi vasıtasıyla yaş maddedeki suyun uzaklaştırılması olarak tanımlanabilmektedir (Ateş, 1992). Tarımsal ürünlerin kurutulmasında amaç, yaş ürünlerdeki serbest suyu uzaklaştırarak, ürünlerde meydana gelebilecek biyokimyasal reaksiyonları ve mikroorganizmaların ürünü bir besin kaynağı olarak kullanıp büyümelerini durdurmaktır. Ayrıca, kurutulmuş ürünlerin hacimlerinde ve ağırlıklarında büyük oranda küçülme sağladığı için kurutma, taşıma ve depolama maliyetlerini de azaltmaktadır (Tarhan ve ark., 2007). Kurutma işlemi su ve kurutulacak madde arasındaki bağlantı kuvvetlerinin çözümü ile başlar. Bunun içinde belirli bir enerjiye gereksinme vardır. Bu enerji, ısı enerjisi olarak kurutulacak maddeye sürekli olarak verilmelidir. Bu ısı katının yüzeyinde ve gözeneklerinde bulunan nemin havaya buharlaştırılmasını sağlar. Kurutma işlemi bu anlamda bir ısı ve kütle aktarım işlemidir (Yaşartekin, 1991). Kurutma sırasında materyal neminde meydana gelen değişimler ve etkili unsurlar, statik ve kinetik açılardan incelenebilmektedir. 1.1.1. Kurumanın Statiği Statik açıdan kurumanın incelenmesi sırasında, hava ile materyal arasındaki nem dengesi, zaman dikkate alınmadan irdelenir. Denge, materyalin çevre havasına nem vermesi (desorpsiyon) veya çevreden nem alması (sorpsiyon) sonucunda oluşur. Denge oluştuğunda, havada bulunan su buharının kısmi basıncı ile ürünün yüzeyinde bulunan suyun buhar basıncı birbirine eşittir (Yağcıoğlu, 1999). 1.1.2. Kurumanın Kinetiği Kurumanın kinetik açıdan incelenmesi sırasında, materyal ile çevresindeki hava arasındaki nem alışverişi, kuruma süresince geçen zaman da dikkate alınarak
6 irdelenir. Herhangi bir materyalin kuruması kinetik açıdan incelenirken, materyalin nemi ile kuruma süresi, kuruma hızı ile materyal nemi, kuruma hızı ile kuruma süresi ve materyal sıcaklığı ile nemi arasındaki ilişkiler dikkate alınır. Kuruma süreci içinde üç karakteristik evreyle karşılaşılmaktadır. Bu evreler, materyalin ısınma evresi (IE), sabit hızla kuruma evresi (SHE) ve azalan hızla kuruma evresi (AHE) şeklinde adlandırılabilir (Yağcıoğlu, 1999). Kuruma başlangıcında görülen ısınma evresi (IE) sırasında materyalin yüzey sıcaklığı hızla yükselir. Kuruma hızı giderek artar. Ve bu evrenin sonunda en yüksek değerine ulaşır. Tüm kuruma süresi ile kıyaslandığında, IE süresinin çok kısa olduğu anlaşılır. IE nin sona erdiği andan itibaren sabit hızla kuruma evresi başlar (SHE). Bu evrede kuruma hızı, IE sonunda ulaştığı en yüksek değerini, SHE süresince de korur. SHE sırasında buharlaşma hızının, materyal yüzeyindeki suyun buhar basıncı ile kurutma havasının kısmi buhar basıncı arasındaki fark ve kurutma havası hızı ile ilgili olarak, tamamen çevre koşullarına bağlı olduğu kabul edilir. Kuruma hızının zaman içinde giderek azaldığı evre, azalan hızla kuruma evresi (AHE) olarak tanımlanır. Bu evrede sıcaklık artışı hızlanırken, kuruma hızı ve nem azalması yavaşlar. Bu evrenin başlarında SHE de olduğu gibi dış etkenler daha önemlidir. Kurumanın ileri safhalarında ise iç etkenler daha baskın olmaya başlarlar. Örneğin, bu evrenin başlarında hava hızı, kuruma hızı üzerinde etkiliyken, daha sonraları bu etkisini kaybeder (Yağcıoğlu, 1999). 1.1.3. Kurutma Yöntemleri Gıda sanayinde kurutulacak ürüne göre ve uygulanacak prosese göre farklı tipte kurutma yöntemleri mevcuttur. Bu kutuma yöntemleri; güneşe maruz bırakarak kurutulma, dondurularak kurutma, sıcak hava ile sirkülâsyonu sağlanan fırınlarda kurutma olarak sıralanabilir (Yağcıoğlu,1999). Kurutucu tipleri ise, ortam koşulları, istenilen kurutma zamanı ve gıdaya göre seçilir. Kurutucu tipleri aşağıda verilmiştir. Tepsili kurutucular: Bu tip kurutucular sıvı ürünler için kullanılmaz. Dilimlenmiş katı ürünlerin tepsilere konularak, ısıtılmış havanın bir fan yardımı ile tepsideki ürünle muamele edilmesi prensibine dayanır (Yağcıoğlu,1999).
7 Tünel Kurutucular: Bu kurutucular ile yüksek kapasitede ve nispeten kısa zaman da kurutma işlemi yapılır. Ürün tünele girişten çıkışa kadar maruz kaldığı sıcak hava ile kurutulur. Bu tip kurutucularda enerji verimliliği yüksek, işgücü maliyeti düşük ve ürün kalitesi yüksektir (Yağcıoğlu,1999). Konveyör ( bantlı ) Kurutucular: Bu tip kurutucularda ürünler bir veya daha fazla bant ile ilerlerken alttan veya üstten fanlar yardımıyla gönderilen sıcak hava ile muamele edilirler. Böylece istenilen özellikte ürünler elde edilir (Yağcıoğlu,1999). Akışkan Yataklı Kurutucular: Bu tip kurutucuların avantajı sirküle ettirilen sıcak havanın kurutulmak istenen ürünün yüzeyinin her noktasına teması ile kurutmanın gerçekleştirilmesidir. Bunun yanında dezavantajı olarak ise bu tip kurutucuların sadece akışkanlaşabilme özelliğinde olan yani hava içinde hareket edip askıda kalabilen küçük boyutlu gıdalar için uygunluğu verilebilir (Yağcıoğlu,1999). Püskürtmeli Kurutucular: Bu kurutucularda diğerlerinde olduğu gibi ısıtılan hava atomizer yardımı ile çok küçük partiküllere ayrılan ürünle muamele edilerek kurutma işlemi sağlanır ve kurutulmuş ürün hava karışımı siklon separatör yardımı ile ayrılır. Bu işlem daha çok toz ürün eldesi için gıda sanayinde kullanılır (Yağcıoğlu,1999). Valsli Kurutucular: Bu kurutucularda ilke; içten buhar, sıcak su ya da ısı iletimi yüksek bir sıvı ile ısıtılan ve ekseni etrafında belirli bir hızla dönmekte olan dökme demirden yapılmış bir silindirin sıcak yüzeyine ince bir katman halinde yayılan sıvı gıda maddesinin silindirin dönüşü esnasında yüzeyde kuruması ve buradan kazınıp alınması olarak özetlenebilir. Çift ve tek valsli olmak üzere iki gruba ayrılırlar (Yağcıoğlu,1999). Güneş Enerjili Kurutucular: Bu kurutucularda güneş bir enerji kaynağı olarak bir akışkanın ısıtılmasında kullanılır (genellikle su veya hava). Akışkanlara ısıyla yüklenen bu enerji gıdaların kurutulmasında direkt veya endirekt olarak kullanılmaktadır (Yağcıoğlu,1999).
8 1.2. GüneĢ Enerjili Kurutucular Kurutma için bir enerji kaynağı olan güneş enerjisi, ülkemizin coğrafi konumu nedeni ile de kurutma amaçlı kullanılan enerji kaynakları arasında ilk sıradadır. Şekil 1.3 de Türkiye'nin yıllık toplam güneşlenme süresinin bölgelere göre dağılımı görülmektedir. Güneşlenme süresi (saat/yıl) 3100 2800 2500 2200 1900 2993 2956 2664 2628 2738 2409 1971 G.Doğu Anadolu Akdeniz Doğu Anadolu İç Anadolu Ege 1600 Marmara 1300 Karadeniz 1000 Coğrafik Bölgeler ġekil 1.3 Türkiye'nin yıllık toplam güneşlenme süresinin bölgelere göre dağılımı (Varınca ve Gönüllü, 2006) Şekil 1.3 de görüldüğü üzere en çok güneşlenme süresi 2993 saat/yıl ile Güney Doğu Anadolu Bölgesi ndedir. Bunu 2956 saat/yıl ile Akdeniz ve 2738 saat/yıl ile Ege Bölgesi takip etmektedir. Ülkemiz güneş enerjisi potansiyeli bakımından iyi durumda olmasına rağmen bu potansiyeli yeterince etkin kullanamamaktadır (Varınca ve Gönüllü, 2006). Güneş enerjisi hem bol, hem sürekli ve yenilenebilir hem de bedava bir enerji kaynağıdır. Temiz ve bedava bir enerji kaynağı olan güneş ülkemizde en yaygın kurutma yöntemi olarak kullanılmaktadır. Ege Bölgesinde incir kurutma işlemi, Ağustos ayından Ekim ayı ortalarına kadar direkt güneş ışığına maruz bırakılarak yapılmaktadır. Bu durum yüksek kurutmalık özelliğe sahip olmasına karşılık sarılop incir çeşidinin doğal iklim şartlarından etkilenmesine neden olmaktadır. Açıkta
9 güneşten yararlanılarak kurutma, ekonomik olmasına karşın zararlılara, toz, toprak gibi istenmeyen yabancı maddelere açık oluşu, yağmur ve aşırı rüzgâr gibi durumlarda kurutmaya ara verilmesi ve kuruma süresinin uzaması gibi olumsuz etkilere sahiptir. Bu olumsuz etkilerden dolayı açıkta güneşli kurutmanın sakıncalarının ortadan kaldırılması ve maliyetin azaltılması için güneş enerjili kurutucular kullanılması daha avantajlıdır. Güneş enerjisinin kullanıldığı kurutma sistemlerinin geliştirilmesi ürünlerin kalitesi ve temizliği açısından önemlidir. Tarımsal ürünlerin kurutulmasında güvenilir kurutma havası sıcaklığı 35 77 C arasında değişmektedir. Bu da kurulan güneş enerji sistemlerinin dizaynında önemli bir nokta olmaktadır (Yağcıoğlu,1999). Bir güneşli kurutucu, yapı bakımından güneş enerjisinin toplandığı ısıtıcı ve kurutulacak materyalin konulduğu depo bölümlerinden oluşmaktadır. Bazı kurutucularda ısıtıcı ve depo bir bütün olarak yapılmaktaysa da, çoğunlukla birbirlerinden ayrıdırlar. Ancak hangi tip olursa olsun, kurutulacak materyal bütünüyle dış ortamdan izole edilmiş bulunmakta ve kuruma kapalı yerlerde sağlanmaktadır. Güneş ışınımından doğrudan yararlanan kurutucularda duvarlar cam veya geçirgen plastik örtülerden yapılmaktadır. Yazları atıl durumda bulunan seralar kurutma işleminde kullanılabilirler ki, bunlar güneş enerjisinden doğrudan yararlanan kurutucular olarak değerlendirilebilirler (Yağcıoğlu,1999). Kabin kurutucular; meyve, sebze ve diğer tarımsal ürünlerin bir tabla içinde kurutulduğu ısı kutusu şeklindedir. Üst yüzeyi güneş ışınımını geçiren saydam örtüyle kaplanmaktadır. Hava kurutucuya genellikle alttan girmekte, rafların altından, üstünden ve arasından geçerek üstten çıkmaktadır. Güneşli kurutucularda aranan en büyük özellik işletme giderinin az olması, yerel malzeme ve işçilikle yapılabilmesidir. Kuruma süresini azaltması ve sürekli çalışabilirliği yani kapasitesinin yüksek olarak tasarlanabilmesi istenen diğer özelliklerdir (Yağcıoğlu,1999).
10 Güneş Enerjili Kurutucular aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilirler: 1.2.1. Kurutulan ürünün güneş etkisinde kalış biçimine göre güneş enerjili kurutucular: o Doğrudan güneş enerjili kurutucular o Dolaylı güneş enerjili kurutucular o Birleşik tip güneş enerjili kurutucular 1.2.2. Kurutucudan geçen kurutma havasının akış biçimine göre güneş enerjili kurutucular: o Pasif (Doğal Taşınım) Kurutucular o Aktif (Zorlamalı Taşınım) Kurutucular 1.2.3. Kurutma hacminde dolaşan havanın sıcaklığına göre güneş enerjili kurutucular. 1.2.1. Kurutulan Ürünün GüneĢ Etkisinde KalıĢ Biçimine Göre GüneĢ Enerjili Kurutucular Kurutulan ürünün güneş etkisinde kalış biçimi, doğrudan etkileşimli ve dolaylı olmak üzere ikiye ayrılır. Doğrudan kurutucularda ürün güneşin etkisi altında ve güneşi görürken, dolaylı kurutucularda ürün kapalı bir ortama yerleştirilerek güneşin direkt etkisinden korunmakta ve güneş enerjisi ile ısıtılan havanın kurutma odasına sevkiyle taşınım etkili bir ısı geçişi sağlanarak ürün kurutulmaktadır. Doğrudan kurutucularda ise, ürüne ısı geçişi taşınım ve ışınım yoluyla gerçekleşmektedir (Ertekin ve Yaldız, 2001). 1.2.1.1. Doğrudan GüneĢ Enerjili Kurutucular Bu tip kurutma prosesinde ürün direkt olarak güneşin etkisine maruz kalır. Etkili olan ısı transfer mekanizması daha çok radyasyondur. Bu şekildeki kurutmalar ürünlerde vitamin kaybı, enzim bozulması ve istenmeyen renk değişimlerini meydana getirdiği için pek tercih edilmemektedir. Bu problemin üstesinden gelmek için eğik bir yüzeyle solar radyasyonu alan kurutucular geliştirilmiştir. Ürün yüzeysel delikli tepsilere konulur ve güneş ışığına maruz bırakılır. Tepsiler arasındaki ısıtılmış havanın bağıl nemi düşer ve buda onun kurutma kapasitesini artırır. Bu şekilde bütün
11 tepsilerde üniform bir kurutma yapılır. Bu sistemin dezavantajı küçük kapasiteli oluşudur. Bunlara örnek olarak ise sera tipi, kubbeli ve çadır tipi solar kurutucular gösterilebilir (Yılmaz, 2000). 1.2.1.2 Dolaylı GüneĢ Enerjili Kurutucular Bu tip kurutma işleminde ise ürün kapalı bir ortama yerleştirilerek güneş enerjisi ile ısıtılan hava ürün üzerine gönderilir. Bu tip kurutucular doğal sirkülâsyonlu hava ısıtıcısı ve kurutma çemberi olarak iki kısma ayrılır. Bu kurutucularda her bir ürün farklı tepsilere konularak farklı nem içeriklerine kadar kurutulur. En alt noktadaki tepsilerde üstten kurutma olduğu için kurutulmuş ürün düşük kalitededir. Ancak bu tip kurutucularda ürünler solar radyasyona maruz kalmaz. Bu tip kurutuculara bir örnek olarak kapalı tip kurutucular gösterilebilir. Bunlarda güneş radyasyonu eğimli yüzey tarafından absorbe edilir ve bu ısı havayı ısıtmak için kullanılır. Ürün solar ısıtıcının arkasında bulunan tepsilerde bekletilir. Sıcak hava ısıtıcıdan ayrılarak ürüne doğru eser ve bacadan dışarıya atılır. Bu bacanın hava akışını hızlandırıcı bir etkisi vardır (Yılmaz, 2000). 1.2.1.3. BirleĢik Tip GüneĢ Enerjili Kurutucular Bu tip kurutma sisteminde kurutucu, güneş enerjisinden hem doğrudan hem de dolaylı yoldan yararlanabilmektedir. 1.2.2. Kurutucudan Geçen Kurutma Havasının AkıĢ Biçimine Göre GüneĢ Enerjili Kurutucular Kurutucudan geçen kurutma havasının akışı; pasif veya aktif biçiminde gerçekleşmektedir. Pasif yani doğal taşınım, ısınan havanın yükselmesi ile oluşurken, aktif yani zorlanmış taşınım da, bir fan aracılığı ile basınç farkı oluşturarak sağlanmaktadır (Ertekin ve Yaldız, 2001).
12 1.2.2.1. Pasif Kurutucular (Doğal TaĢınım) Bu tip kurutucularda yalnızca güneş enerjisinden yararlanılır. Herhangi bir yardımcı enerji kaynağı yoktur. Bu şekilde yapılan kurutma işlemlerinde sıcaklık kontrol edilemez fakat yatırım maliyetleri düşüktür. Pasif tipli kurutucular; güneş kabinleri, çadır veya seralar ve baca tipi kurutuculardır. Kabin tipi kurutucular, en basit yapılı kurutuculardan bir tanesidir. Genelde kabin tipi kurutucular, tek veya iki kat saydam örtüyle kaplanmış, belirli bir eğimle kapanan bir kapak ile yan yüzeyleri ve tabanı yalıtım maddeleri ile kaplanmış, ahşap veya metal sacdan yapılan, yan görünüşü yamuk şeklinde olan kabinden oluşmaktadır. Ayrıca havalandırma için tabanına, ön ve arka kenarlarına delikler açılır. Kurutucunun iç yüzeyleri gelen güneş enerjisini daha iyi tutmak için siyaha boyanmalıdır. Kurutucu içinde hava hareketi; tabanda ve ön kenarda bulunan deliklerden çevre havasının içeri girmesiyle ve ısınmış ve nemli havanın arka kenardaki üst deliklerden kabini terk etmesiyle meydana gelmektedir (Tarhan ve ark., 2007). Çadır tipi kurutucuların özelliği kolektör ile kurutma çemberinin birleştirilmiş olmasıdır. Bu sistem çok düşük bir maliyet gerektirir. Kullanılan çadırın amacı ürünü toz, yağmur ve rüzgârdan korumaktır. Kullanılan ürünler ise genellikle meyve, balık ve kahve gibi ürünlerdir. Çadır tipi bir kurutucu Şekil 1.4 te gösterilmiştir (Yağcıoğlu, 1999).
13 ġekil 1.4 Çadır tipi bir kurutucu Sera tipi kurutucular, bitkisel üretim için kullanılan seraların kurutma amacına uygun olarak değiştirilmiş biçimleridir. Kontrol imkânları daha geniş olup kurutulacak ürün miktarının çok olduğu durumlarda tercih edilmektedirler. Seranın dış örtüsü UV ışınlarına dayanıklı olmalıdır. Isı tutumunu artırmak için sera tabanının siyaha boyanmış beton veya metal yüzeyle kaplanması gerekmektedir. Ayrıca güneş ışınlarının direkt ürün üzerine gelmesi istenmediğinde, ürünleri içine alan siyah yüzeyli bir örtü kullanılması gerekmektedir. Sera içerisinde havanın düzgün dağılımını ve yeterli hava akışını sağlamak için, seranın uzun kenarları boyunca ve tabanında, çevre havası girişi için açıklıklar bırakılmalıdır. Nemli sera havasının dışarı atılması için sera tavanında açıklık bırakılmalıdır. Açıklıklardan yabancı zararlıların girmemesi için ağla kaplanması gerekmektedir. Ayrıca, açıklıklardan yağmur girişini önlemek için gerekli kapak veya perdeler eklenmelidir (Tarhan ve ark., 2007). Baca tipi kurutucularda havanın hızı baca etkisi ile ayarlanmaktadır. Bu tip kurutucularda mısır, çeltik gibi ürünler dökme yığın şeklinde kurutulur. Toplacın alanı ve ürünün belirli aralıklarda karıştırılması, kurutma tekdüzeliliğini arttırmak için gereklidir (Yağcıoğlu, 1999).
14 1.2.2.2. Aktif Kurutucular (Zorlamalı TaĢınım) Ürünü kurutmak için kullanılan havanın kurutucu içinde dolaşımının bir fan yardımı ile sağlandığı bu kurutucularda hava giriş ve çıkışları kontrol edilerek kurutucunun ısıl etkinliği bir ölçüye kadar ayarlanabilir. Şekil 1.5 ve 1.6 da aktif kurutuculara örnek verilmiştir. ġekil 1.5 Fanlı tip güneş enerjili kurutucu ġekil 1.6 Oda tipi fanlı kurutucu Şekil 1.5 de görülen fanlı tip güneş enerjili kurutucu beton taban (5) üzerine kurulmuştur. 3 ve 4 numara ile görülen ışık geçirebilen bir malzeme ile örtülü yüzeylerden giren güneş ışınları toplaç görevi yapan siyaha boyalı alüminyum yüzeyleri (6) ısıtır. Bir fanla (7) üflenen hava bu yüzeylerin her iki tarafından geçirilerek ısıtılır ve kurutulacak ürünlerin bulunduğu ortamdan geçirilir. Şekilde bulunan 8 numaralı hava giriş ve çıkış damperleri ve alüminyum yüzeylerin eğimleri değiştirilerek dış havanın ürün yüzeyine doğrudan yönelmesi ya da içerideki havanın dolaşımı sağlanır (Yağcıoğlu, 1999). Şekil 1.6 da görülen oda tipi fanlı kurutucuda yapının güneye bakan duvarı (2) ve çatı yüzeyleri (2) ışık geçiren bir örtü ile kaplanmıştır. Isı yalıtımı yapılmış ve siyaha boyanmış yüzey ile örtü arasındaki bölgede bulunan ısıtılmış hava bir fan yardımı (4)
15 ile emilerek 3 numaralı kanaldan geçer ve delikli döşeme üstüne yığılı ürünün içinden geçerek ürünü kurutur (Yağcıoğlu, 1999). Aktif ve pasif kurutucular, güneşten etkileşimlerine ve havanın akışına göre sınıflandırılabilirler. Şekil 1.7 de hava akımına göre sınıflandırılmış aktif ve pasif kurutucular gösterilmiştir. Aktif Pasif Doğrudan EtkileĢimli Dolaylı BirleĢik ġekil 1.7 Aktif ve pasif kurutucu tipleri (Anonim, 2006a) Şekil 1.7 de görüldüğü gibi hava akımları zorlamalı konveksiyonlarda fanlar aracılığı ile gerçekleştirilmektedir. Doğal konveksiyon ise hava çıkışlarına kurulan bacalar aracılığı ile oluşmaktadır. Doğrudan etkileşimli sistemlerde kurutma ortamı güneş toplayıcıları altında kalmakta, sera etkisi ile de ısınan hava kurutma işlemini gerçekleşmektedir. Dolaylı güneş enerjili kurutucularda ise kurutma kabini güneş ışımasının altında tutulmayarak yalıtım ile sistemden ayrılmakta, hava yalnızca
16 güneş panellerinde ısıtılarak sisteme aktarılmaktadır. Birleşik tip kurutucularda ise hava hem güneş panellerinde ısıtılmakta hem de kurutucu kabini güneş altında tutularak kurutma yapılmaktadır (Anonim, 2006a). Güneş enerjili fanlı kurutucularda ısı depolarından da yararlanılır. Güneş enerjisinin yeterli olduğu dönemlerde toplanan ısının bir bölümü ısı depolarında depolanır ve gereksinim duyulduğunda, depolanan bu ısı kurutma havasının ısıtılmasında kullanılır. Isı depolama malzemesi olarak genellikle su, taş havuzları ve sentetik bazı materyaller kullanılır. Bu ısı depolarının yararları ise; güneş enerjisinin olmadığı ya da yetersiz olduğu zamanlarda da kurutma yapılabilmesi ve güneş enerjisinin çok yoğun olduğu dönemlerde bu enerjinin bir bölümü depolandığında ürünün aşırı sıcak havada zarar görmesinin önlenmesidir. Isı depoları pahalı bir yatırım oldukları için karar vermeden önce çok iyi bir teknik ve ekonomik analiz yapılmalıdır (Yağcıoğlu, 1999). Sulu tip ısı deposuna sahip güneşle kurutma yapan bir kurutucunun ana unsurları Şekil 1.8 de gösterilmiştir. ġekil 1.8 Sulu tip ısı deposuna sahip güneşle kurutma yapan bir kurutucu Isı deposundaki (4) su bir pompa (2) ve boru sistemi (3) ile toplaçtan (1) geçirilerek ısıtılır. Depodaki sıcak su başka bir pompa ile (6) emilerek ısı değiştiriciye gönderilir (5). Kurutma havası bir fan (7) yardımı ile emilir ve kurutulacak ürüne alttan verilir. Eğer bu hava yeterince ısıtılmadıysa 8 numaralı ek ısıtıcı ile ısıtılır (doğal gaz, LPG, elektrik) (Yağcıoğlu, 1999).
17 Zorlamalı konveksiyonlu kurutuculara bir örnek de tünel tipi kurutuculardır. Bu tip kurutucular güneş enerjili bir ısıtıcı ve kurutma odasından oluşmaktadır. Hava, fan aracılığı ile ısıtıcının yutucu yüzeyinin üstünden veya altından geçirilmekte ve kurutma odasına gönderilmektedir. Isıtıcı kısım izole edilerek ısı korunumu sağlanmaktadır. İstenilen sıcaklığa göre vantilatörün debisi ayarlanabilmektedir. Isıtıcının ve kurutma odasının uzunluğu kapasiteye göre değişmektedir. Isıtıcı ve kurutma odasının üst yüzeyi geçirgen örtü ile kaplanmıştır. Kakao, kahve ve hindistan cevizi kurutulmasında sererek kurutmaya göre kurutma süresi % 40 oranında azaltılmıştır. Üzüm, bamya, domates, patates ve fesleğende bu azalma % 40 70 oranındadır. (Yağcıoğlu, 1999). Zorlamalı konveksiyonun bir diğer kullanımı ise fotovoltaik panel destekli kurutucu sistemidir. Bu tip kurutucular plastikle kaplanmış düz kolektörlerden, kurutma çemberinden ve DC fandan oluşmaktadır. Bu sistemde havanın maksimum sıcaklık artışı 30 derece civarındadır. PV panelde elde edilen enerji 20 W olup bu da 12 Voltluk DC fanı çalıştırmak için kullanılır. Bu sistem Şekil 1.9 da gösterilmektedir (Yağcıoğlu, 1999). ġekil 1.9 Fotovoltaik panel destekli zorlamalı konveksiyonlu kurutucu
18 1.2.3. Kurutma Hacminde DolaĢan Havanın Sıcaklığına Göre GüneĢ Enerjili Kurutucular Kurutma havası sıcaklığına göre kurutucular çevre sıcaklığında veya çevre havası sıcaklığından yüksek sıcaklıklı kurutucular olarak sınıflandırılabilirler (Ertekin ve Yaldız, 1998). Kurutma hacmine giren hava sıcaklığı; çevre sıcaklığında veya yüksek sıcaklıkta olabilir. Kolektör bulunan sistemlerde daha yüksek sıcaklıklarda hava girişi sağlanabilmektedir.
19 2. KAYNAK ÖZETLERĠ Xanthopoulos et. Al. (2007), incirlerin kuruma oranı tahmini için ince tabaka kuruma modelinin uygulanabilirliğine ilişkin çalışmalarında aşağıda yer alan sonuçlara ulaşmışlardır. Denemelerde ısıtıcı olarak bir ısı pompası kullanılmış ve 1,0-5,0 m/s hava hızlarında, 46,1 60 C sıcaklık aralığında deneme yürütülmüştür. Deneme verileri yedi farklı matematiksel model ile regresyon analizine tabi tutulmuştur. İstatistiksel analizler sonucunda en uygun modelin Logaritmik model olduğu tespit edilmiştir. Model parametreleri arasında korelasyon yapılarak ayrılabilir nem oranı ve kuruma hızı arasındaki ilişki araştırılmıştır. Akın (2006), Güneş enerjili kurutucunun tasarım parametrelerinin araştırılması konulu çalışmasında aşağıdaki bilgileri sunmuştur. Bu çalışmada birbirine seri hâlinde bağlanmış iki güneş enerjili toplayıcıdan geçen kurutma havası kapalı bir ortama verilerek kurutma yapılmıştır. Ürün olarak çarliston biber kullanılmıştır. Çalışmada öncelikle başlangıç nem değerleri belirlenmiş olan ürünün denge nem içerikleri bulunmuştur. Bu nedenle sorpsiyon izotermleri oluşturulmuştur. Sorpsiyon izoterm diyagramı, nem içeriğine karşılık su aktivitesi alınarak çizilmiş ve su aktivitesinin fonksiyonu olan sorpsiyonların davranışını belirleyen uygun matematik modeller 30 ve 60 o C için lineer olmayan regresyon metodundan yararlanılarak belirlenmişlerdir. Doymaz (2005), İncirlerin güneşli kurutulması: deneysel bir çalışma konulu çalışmasında aşağıdaki bilgileri vermiştir. Çalışmada kuruma periyodu farklı matematik modeller kullanılarak açıklanmıştır. Bunlar; Lewis, Henderson ve Pabis, Page, Logaritmik, İki
20 terimli, İki terimli eksponansiyel, Verma ve ark., Wang ve Singh modelleridir. Modellerin performansı, deneysel ayrılabilir nem oranı ile tahmini ayrılabilir nem oranı arasındaki ilişki için tahminin standart hatası (RMSE), khi-kare (X 2 ) ve modelin modelleme yeterliliği (EF) hesaplanarak belirlenmiştir. İncirin kuruma davranışını en iyi açıklayan model X 2 = 0,000483, RMSE = 0,062857, EF= 0,9944 değerleri ile Verma ve ark. modeli olmuştur. Babalis et al (2005), İncirlerin kuruma karakteristiklerinin tanımlanabilmesi için ince tabaka kuruma modellerinin değerlendirilmesi konulu çalışmalarında aşağıda yer alan sonuçlara ulaşmışlardır. Literatürde mevcut olan ince tabaka kuruma modelleri regresyon analizi ile deneyler sonucu elde edilen veriler ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada incir, tünel kurutucuda kurutulmuştur. Kurutucuya ısıtılmış hava verilmiş ve incir kütleleri sürekli ölçülmüştür. Denemeler sonucunda iki terimli eksponansiyel model, kuruma davranışını en iyi açıklayan model olmuştur. Mutlu ve Öztürk (2004), incirin güneş enerjisi kullanarak kurutulmasının esasları üzerine yaptıkları çalışmada aşağıdaki sonuçlara ulaşmışlardır. Kurutma sistemlerinin kontrol edilmesi gereken parametrelerinden birisi kurutma yüzey alanına gelen güneş ışınımıdır. Diğer bir parametre ise, kurutma havasının kütlesel debisi, sıcaklığı ve nem oranıdır. Güneş enerjisi kullanarak yapılacak kurutma işleminin ilk yatırım giderleri düşük bunun yanı sıra enerji giderleri yoktur. Fakat kurutma işlemi uzun zaman aldığından ürünün kurutma alanına yerleştirilmesi ve boşaltılması gibi işlemler için gerekli olan işçilik giderleri yüksektir. Kırsal kesimlerde iş gücünün pahalı olmaması nedeni ile güneş enerjisi ile kurutma işlemi uygun olmaktadır. Akpınar ve Biçer (2003), siklon tipi bir kurutucuda kabağın kuruma davranışının incelenmesi konulu çalışmalarında aşağıdaki bilgileri vermişlerdir.
21 Çalışmada kabağın kuruma davranışı, siklon tipi bir kurutucuda deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde 60, 70 ve 80 o C lik üç değişik hava giriş sıcaklıkları kullanılırken, 1 ve 1,5 m/s lik kurutma havası hızları kullanılmıştır. Deneysel sonuçlardan elde edilen kuruma hız-nem içeriği değişimi eğrileri lineer olmayan regresyon analizi kullanılarak matematiksel olarak modellenmiştir. Deney sonuçlarına göre en yüksek kuruma hızı 80 o C sıcaklıkta ve 1,5 m/s kurutma havası hızında, en düşük kuruma hızı ise 60 o C sıcaklığında ve 1 m/s kurutma havası hızında elde edilmiştir. Midilli ve Küçük (2002), Fıstığın güneş enerjili kurutucu kullanarak matematiksel modellenmesi üzerine yaptıkları çalışmada aşağıdaki bilgileri vermişlerdir. Çalışma, kabuklu ve kabuksuz fıstık örneklerinin doğal ve zorlamalı taşınımlı güneş enerjili kurutucuda, kuruma davranışlarının matematiksel modellerini ortaya koymaktadır. Güneş enerjili kurutma modellerinden uygun olanını bulmak amacı ile sekiz değişik matematiksel model kullanılmıştır. Kullanılan modeller yarı teorik ve deneyseldir. Yarı teorik ve deneysel modeller Statistica yazılımı kullanılarak lineer olmayan regresyon analizi ile karşılaştırılmış, khi-kare ve korelasyon katsayılarına göre en uygun model seçilmiştir. Toğrul ve Pehlivan (2002), İnce tabaka halinde kayısının güneşli kurutulmasının matematiksel modellenmesi konulu çalışmada aşağıdaki bilgileri vermişlerdir. Çalışmada zorlamalı akımlı güneş enerjili kurutucu bir ısı pompası ve kurutma kabininden oluşmuştur. Kurutucuda sıcak hava için ısı pompası kullanılmıştır. Kayısıların kütlesindeki değişiklik ve kuruma parametreleri her bir test gününde sürekli olarak kayıt altında tutulmuştur. Bu veriler ile elde edilen değerler, çeşitli matematiksel modellere uygulanmış ve hava sıcaklığı, rüzgâr hızı ve bağıl nemin model katsayılarına ve sabitlerine etkisi çoklu regresyon yöntemi ile araştırılarak, literatürde geçen matematiksel modeller ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, logaritmik model, 0,994 korelasyon
22 katsayısı ile zorlamalı akımlı güneş enerjili kurutucuda, kayısının kuruma davranışını en iyi açıklayan model olmuştur. Ertekin ve Yaldız (2001), patlıcan kurutmada kurumanın çeşitli modeller ile açıklanması konulu çalışmalarında aşağıdaki sonuçlara ulaşmışlardır. Bu çalışmada bir laboratuar kurutucusunda patlıcanın kuruma süresinin belirli bir anındaki nem içeriğini belirlemek amacı ile Newton, Page, Geliştirilmiş Page, Henderson ve Pabis, Logaritmik, İki terimli, İki terimli eksponansiyel, Wang ve Singh, Thompson, difüzyon yaklaşımı, Geliştirilmiş Henderson ve Pabis ve Verma ve ark. modelleri birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Kuruma olayını en iyi açıklayan modelde bulunan katsayılara, kuruma havası sıcaklığı ve hızındaki değişimin etkileri çoklu regresyon yöntemi ile incelenmiştir. Tahminin standart hatası (RMSE) ve khi-kare (X 2 ) değerleri kullanılarak en uygun model saptanmış ve bunlara ilaveten modelin modelleme yeterliliği (EF) belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre Page modelinin patlıcanın kuruma davranışını diğerlerinden daha iyi açıkladığı belirlenmiştir. Ertekin ve ark. (2001), incirin kuruma karakteristiklerinin belirlenmesi ve kuruma davranışının modellenmesi konusunda aşağıdaki sonuçları elde etmişlerdir. Çalışmada kullanılan laboratuar kurutucusu ile kurutma havasının sıcaklığı, hızı ve oransal nemi istenilen seviyede sabit tutulmuş, ürün ağırlığındaki değişim kuruma işlemi süresince bilgisayar yardımı ile kaydedilmiştir. Kurutma havası sıcaklığı 40, 50, 60, 70 ve 80 o C, oransal nemi % 1,5, % 30, % 45 ve hızı 0,1, 0,5 ve 1,0 m/s olarak düzenlenmiştir. Bu parametrelerin kuruma karakteristikleri ve kuruma süresince etkileri belirlenmiş ve azalan kuruma hızı evresinde meydana gelen ürün nemindeki değişim matematiksel modeller ile açıklanmıştır. Çalışma sonuçları, incirin depolama nem içeriği olan % 23 seviyesine kurutulmasında kurutma havası parametrelerinin önemli düzeyde etkili
23 olduğunu göstermiştir. Kurutma havası sıcaklığının artırılması ile ürün daha kısada kurutulabilmektedir. Bunun yanında hava oransal neminin düşük olması kurutma işlemini hızlandırmaktadır. En hızlı kurutma süresi 0,5 m/s hava hızında elde edilmiştir. Kurutma işleminin herhangi bir anındaki nem içeriği Page modeli ile yüksek doğrulukla açıklanmıştır. Koyuncu ve Pınar (2001), kırmızıbiber için bir güneşli kurutucu tasarımı konulu çalışmalarında aşağıda verilen sonuçlara ulaşmışlardır. Çalışmada kırmızıbiberin kurutulmasında kullanılabilecek doğal akışlı güneşli kabine tip bir kurutucu tasarlanmıştır. Bu kurutucu, kuruma süresince çevre koşullarının ürün üzerindeki olumsuz etkilerini son derece azaltmakta ve kaliteyi yükseltmektedir. Ayrıca kurutucunun kullanılmasıyla, 1 kg ürün için gerekli kuruma süresinin 3,5 saatten 1,28 saate düşürülerek 2,73 kat azaltılabileceği belirlenmiştir. Yaldız ve ark. (2001), çekirdeksiz üzümün ince tabaka hâlinde kurutulmasının matematiksel modellenmesini inceledikleri çalışmalarında aşağıdaki bilgileri bulmuşlardır. Güneş enerjili kurutucu, güneş enerjili hava ısıtıcısı ve kuruma odasından oluşmaktadır. Kurutma havası, güneş enerjili hava ısıtıcı yardımıyla ısıtılmış ve kurutma odasında bulunan rafın üzerindeki ürünün içerisinden geçirilerek kurutma işlemi gerçekleştirilmiştir. Kurutma işlemine kurutma havası hızının etkisini belirlemek amacıyla hava hızı, fanın giriş ağzında bulunan klape yardımıyla 0,5, 1,0, 1,5 m/s olacak şekilde ayarlanmıştır. Kurutma havası sıcaklığının etkisi ise, denemelerin farklı zamanlarda tekrarlanması ile belirlenmiştir. Dış ortam ve kurutucuya giriş havası sıcaklığı, bağıl nemi ve güneş ışınım değerleri ölçülmüştür. Sekiz farklı kurutma modeli nem oranı değerlerine göre karşılaştırılmış, regresyon katsayısı (R 2 ) değerine göre değerlendirilerek en uygun model
24 bulunmuştur. Bu modelde yer alan katsayılara ortalama kurutma havası sıcaklığı ve hızının etkileri lineer, logaritmik, eksponansiyel ve üssel olarak çoklu regresyon tekniği ile saptanmıştır. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde en uygun modelin, regresyon katsayısı değerinin en yüksek bulunduğu iki terimli eksponansiyel model olduğu görülmüştür. Yaldız (2001), havuç ve pırasa kurutulmasında kurutma havası özelliklerinin kuruma karakteristiklerine etkisi konusunda aşağıdaki bilgileri sunmuşlardır. Çalışmada, havuç ve pırasanın kuruma karakteristiklerinin belirlenmesi ve kuruma süresinin belirli bir anında ürünün nem içeriğinin saptanması için mevcut kuruma modellerinin uygulanabilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu ürünler 30, 40, 50, 60 ve 70 o C kurutma havası sıcaklıklarında ve 0,5, 1,0 ve 1,5 m/s kurutma havası hızlarında kurutularak kurutma süreleri belirlenmiştir. Elde edilen veriler matematiksel modellere uygulanarak en uygun model bulunmuştur. Çalışma sonuçlarına göre, havuç ve pırasa kurutulmasına kurutma havası özelliklerinin önemli etkisi olduğu tespit edilmiştir. Kurutma süresi farklı koşullarda pırasa için 2,80 ile 27,66 saat, havuç için ise 3,98 ile 22,32 saat arasında değişmiştir. Bu süre, kurutma havası sıcaklığının artması ile azalmakta, kurutma havası hızının düşmesi ile artmaktadır. Kuruma hızı da benzer bir değişim göstermektedir. Yılmaz (2000), Güneş pili tahrikli model bir güneşli kurutucunun geliştirilmesi ve kurutulmuş domates üretiminde teorik ve deneysel incelenmesi üzerine yaptığı çalışmada aşağıdaki bilgileri elde etmiştir. Ülkemizde sebze ve meyvelerin kurutulması genellikle toprak ve beton sergi yerlerinde; bez, kâğıt vb. gibi örtülerin üzerinde veya tenteler altında yapılmaktadır. Açık alanda yapılan kurutmada ürün; iklim ve çevre koşullarının etkisi altında kalmakta, böcek vb. hayvanların zararına
25 uğramaktadır. Kapalı hacimlerde yapılan kurutmada ise bu tip sakıncalar ortadan kalkmakta, daha iyi kalitede ürün alınabilmektedir. Bu nedenlerle güneş enerjisinin kontrollü kullanımını sağlayacak güneşli kurutucular tercih edilmektedir. Bu çalışmada güneş pili destekli bir kurutucu imal tasarlanmış ve denenmiştir. Kurutucu; kabin, fotovoltaik sistem, hava kanalları ve havalı düzlemsel kollektörden oluşmaktadır. Materyal olarak domates kullanılmıştır. Sonuçta sistemin verimliliğinin oldukça yeterli olduğu ancak kapasitesinin geliştirilmesi gerektiği düşüncesine varılmıştır. Ayvaz (1992), güneş enerjisiyle tarımsal ürünlerin kurutulmasında kullanılacak endüstriyel kurutucu tasarımı konulu çalışmasında aşağıdaki bilgileri vermiştir. Çalışmada zorlanmış hava dolaşımlı bir kurutucu Bornova- İzmir koşullarında denenmiştir. Kurutucuda kabukları soyulmuş ve dilimlenmiş elmalar kullanılmıştır. Kurutucu içinde en yüksek sıcaklık 69,4 o C olarak ölçülmüş, kurutma deneyleri hava koşullarına, ışınım miktarına, sistem kapaklarının açık veya kapalı olma durumlarına bağlı olarak 2 5 gün arasında sürdürülmüştür, Sonuçta kurutucu içi ile dış ortamda kurutulan elmaların hemen hemen aynı sürede kuruduğu görülmüş, kurutucu içindeki havalandırma kapaklarının yoğuşmayı önleyecek şekilde ayarlarının yapılması ile kuruma işlemi 2 3 günde tamamlanmıştır. Kurutucu içerisinde 37 adet kütle ve enerji bilançosu kurularak bir bilgisayar programı yapılmış kararlı hâl için bilinmeyen sıcaklık ile nemlilik değerleri her saat için bulunmuştur. Kontrol hacimlerinde teorik olarak bulunan sıcaklık değerleri ile deneyde ölçülen sıcaklık değerleri uyumlu olmasına rağmen arka kanal sıcaklıkları ve günlük buharlaşan nem miktarları cam yüzeylerindeki yoğuşmadan ve ürün taşınım katsayısının uygun olmamasından dolayı istenen uyumlulukta olmamıştır. Yoğuşmanın giderilmesi, ön cam yüzeyinin hafif eğimli olması, ara bölmelerin kaldırılması veya en az gölge oluşturacak biçimde yeniden tasarlanması, raflar arasına
26 saptırıcı konulması durumunda kurutma sürelerinin kısalacağı ve teorik sonuçlarla deneysel sonuçların uyumlu olacağı düşünülebilmektedir.
27 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Materyal 3.1.1. Deneme alanı ve süresi Bu araştırma, Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Araştırma ve Üretme Çiftliği bünyesinde bulunan alanlarda yürütülmüştür. Çiftlik arazileri 37 ve 38 kuzey enlemleri ile 27 ve 29 doğu boylamları arasına yerleşmiş ve Aydın il merkezine 17 km uzaklıkta bulunmaktadır (Şekil 3.1) (Yalçın, 1999). ġekil 3.1 Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Kampus alanı, Araştırma ve Üretim Çiftliği Krokisi 3.1.2. Ġklim Büyük Menderes Havzası nda ılıman Akdeniz iklimi görülmektedir. Araştırmanın yapıldığı kurutma periyotlarında Aydın Meteoroloji İstasyonu nda kaydedilen sıcaklık, nem, güneş ışınımı ve rüzgâr hızı gibi meteorolojik değerler Çizelge 3.1 de verilmiştir.
28 Çizelge 3.1 Aydın ilinin 2006-2007 yıllarına ait bazı meteorolojik değerler (Anonim, 2007a) 2006 Yılı Aylar Sıcaklık Ortalama En Yüksek En Düşük Ortalama Bağıl Nem (%) Temmuz 29,0 36,7 21,0 50,4 Ağustos 27,3 35,1 20,3 55,8 Eylül 23,9 33,0 17,2 59,3 Yıllık Ortalama 18,0 24,9 12,3 63,3 2007 Yılı Sıcaklık Ortalama Aylar Ortalama En Yüksek En Düşük Bağıl Nem (%) Temmuz Ağustos 28 26,4 38,5 42,4 21,6 20,5 55,4 53,4 3.1.3. Ġncir ÇeĢidi Bu araştırmanın ana materyali olarak Aydın Erbeyli İncir Araştırma Enstitüsü nde yetiştirilen sarılop cinsi kurutmalık incir çeşidi seçilmiştir. Bu çeşidin yetiştiriciliği Aydın da yoğun bir şekilde yapılmaktadır. Ülkemiz kuru incir üretiminin tümünü sağlayan sarılop incir çeşidi iri, açık renkli ve yumuşak olması ile dünya incir pazarında en üstün niteliklere sahip çeşit olarak kabul edilmektedir. Bu niteliklere sahip olmasındaki en büyük etken, üretiminin yapıldığı öncelikle Büyük Menderes ikinci olarak da Küçük Menderes havzalarında yetiştirme ve kurutma açısından en ideal koşulların bulunmasıdır (Gül, 1992). Denemede kullanılan sarılop çeşidi incirler ağaçtan elle buruk olarak hasat edilmiştir. İncirin nem içeriği ve kütle ağırlığı değerlerinin belirlenmesinde Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Laboratuarları kullanılmıştır. Kurutma denemeleri, Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi bünyesinde yapılmıştır.
29 3.1.4. Doğal Akımlı Kurutucu Tasarım ve Ġmalatı Doğal akımlı bir güneş enerjili kurutucunun tasarlanması, imalatı ve denemeleri Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü nde yürütülmüştür. 3.1.4.1. Tasarım Prototip kurutucu, kuruma mevsimi ve yörenin almış olduğu ışıma miktarı göz önüne alınarak doğal akımlı tasarlanmıştır. Doğal konveksiyonun sağlanabilmesi hava giriş ve çıkışı, açılıp kapanabilen kanallar ve hava çıkışına monte edilen baca aracılığı ile oluşmaktadır (Anonim, 2006a). Prototip kurutma düzeneğinde hava, kurutma odasına yerleştirilen rafın üzerinde bulunan ürünün içerisinden geçerek kurutucuyu terk edecek biçimde kurutucu tasarlanmıştır. Doğal akımlı kurutucu, küçük aile işletmelerinin kullanacağı, düşük kapasiteli bir prototip olarak tasarlanmıştır. Kurutulacak olan incirin özellikleri ve güneş ile etkileşimlerinde meydan gelebilecek fiziksel ve kimyasal değişimler incelendiğinde, incirin zararlılardan çabuk etkilendiği görülmüştür. Bu koşullar göz önüne alınarak kurutucu kapalı bir kutu şeklinde tasarlanmıştır. Sadece kurutucunun üst cam yüzeyi ve hava kanalları açılıp kapanabilir şekilde tasarlanmıştır. Güneş enerjili kurutucuların tasarımında kullanılan malzemeler kolay bulunabilirliği yönü ile değerlendirilmiş ve seçilmiştir. Prototip kurutucunun izolasyonu için cam yünü kullanılmıştır. Kurutucunun içine yerleştirilecek sunta raf hava geçişini kolaylaştırmak için delikler açılmıştır. Kurutucunun üst yüzeyi güneş enerjisinden daha çok yararlanabilmek için 26 o açı ile tasarlamıştır. Kurutucunun sac levha yüzeyi, güneş ışınımından daha çok yararlanabilmek için siyah renge boyanmıştır (Ayvaz, 1992).
30 Kurutucunun tasarım aşamasında AutoCAD 2007 çizim programı kullanılmıştır. Tasarlanan kurutucunun program kullanılarak çizilmiş görünüşü Şekil 3.2 de verilmiştir. ġekil 3.2 Doğal akımlı kurutucunun prototip gösterimi Doğal akımlı prototip kurutucunun AutoCAD 2007 programı ile çizilmiş kesit görüntüsü Şekil 3.3 te verilmiştir.
31 ġekil 3.3 Doğal akımlı kurutucu prototipinin kesit gösterimi 3.1.4.2. Ġmalat Çalışmada doğal akımlı kurutucu prototipi Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Atölyeleri nde imal edilmiştir. Doğal akımlı prototip kurutucunun yapım aşamasında; 1,5 mm lik sac levha, yalıtım malzemesi olarak 30 mm lik cam yünü, 3 mm kalınlığında cam, L30x30x3 köşebent, 5 mm genişliğinde ahşap, 890x440 mm ölçülerinde sunta, 350x150 mm ölçülerinde iki adet kapaklı ve ayarlanabilir ızgara kullanılmıştır. Prototip kurutucunun iskeleti 900x450x250 mm ölçülerinde L30x30x3 köşebentten yapılmıştır. Dış kasa malzemesi olarak 1,5 mm kalınlığında sac levha kullanılmıştır. Kurutucunun içerisine, dış kasayla arasında 5 mm boşluk kalacak şekilde sac levhadan ikinci bir yüzey yapılmıştır. Yalıtım için birleşme noktalarına silikon uygulanmıştır. Dış ve iç yüzey arasında kalan 5 mm lik boşluk, kurutucu tabanı, arka ve ön yüzeyler 30 mm lik cam yünü ile yalıtılmıştır.
32 Ana kasanın arkasına, üst yüzeyden itibaren yerleştirilmiş 900x210x100 mm ölçülerinde, 1,5 mm lik saç levhadan baca yapılmıştır. Kurutucu içine 890x440 mm ölçülerinde bir adet raf yerleştirilmiştir. Raf, suntadan imal edilmiş olup, hava geçişini kolaylaştırmak için 10 mm ebadında delikler açılmıştır. Raf gerektiğinde, üst kapak açıldığında kolaylıkla çıkabilmektedir. 1,5 mm kalınlığındaki sac levha toplayıcı yüzey ve raf tutucu olarak kullanılmaktadır. Üst yüzeyi oluşturan cam, 3 mm kalınlığında 900x450 mm ölçülerindedir. Camın çerçevesi için 5 mm genişliğinde ahşap malzeme kullanılmış ve 26 açı ile iskelete menteşe vasıtasıyla bağlanmıştır. Kurutucunun kapalı şekilde çalışabilmesi ve doğal akımın sağlanabilmesi için biri kasanın arka yüzeyinde ve diğeri baca yüzeyinde olmak üzere 350x150 mm ölçülerinde iki adet kapaklı ve ayarlanabilir ızgara yerleştirilmiştir. Kurutucunun sac levha yüzeyi siyah renge boyanmıştır. Doğal akımlı kurutucunun, imalattan sonra değişik açılardan çekilmiş fotoğrafları Şekil 3.4 ve Şekil 3.5 te verilmiştir. ġekil 3.4 Doğal akımlı model kurutucunun önden görünüşü
33 ġekil 3.5 Doğal akımlı model kurutucunun yandan görünüşü 3.1.5. Ölçümler İmal edilen prototipte, sıcaklık ölçümü için TT marka TM 979 model ve -50 C ile 300 o C ölçüm aralığında cep tipi dijital termometre kullanılmıştır. Ölçümler için Memmert marka, UM 500 model etüv ve Presica marka, 310 C model, 0,01 g hassasiyetle ölçüm yapabilen terazi kullanılmıştır. Çalışmada istatistik hesaplamalarda Statistica 7.0 ve JMP 7.0 istatistik programları kullanılmıştır. Deneme periyotlarındaki rüzgâr hızı (V), güneş ışınım şiddeti (I) ve bağıl nem (Φ) değerlerinin her saat başı ölçülmüş verileri, Aydın Meteoroloji Müdürlüğü nden alınmıştır. 3.2. Yöntem Bu araştırmanın ana materyali olan sarılop cinsi incir Aydın Erbeyli İncir Araştırma Enstitüsü nde ağaçtan elle buruk olarak hasat edilmiştir. Nemin uzaklaştırılması, kurutma havasının materyalin içinden geçmesi ile sağlanmıştır. Denemelerde kullanılan incirler, ürün ağırlığı sabit duruma gelinceye kadar kurutulmuştur. Kurutma materyalinin ağırlığında meydana gelen değişim ve
34 hava sıcaklığı ikişer saatlik periyotlarla bir tam gün boyunca ölçülmüştür. Denemeler 4 ayrı zaman periyodunda yapılmıştır. Birinci deneme, 2 3 Ağustos 2006, ikinci deneme 7 8 Ağustos 2006, üçüncü deneme 10 11 Ağustos 2006 ve dördüncü deneme 14 15 Ağustos 2006 tarihlerinde gerçekleştirilmiştir. Her ölçüm denemenin başladığı tarihte saat 09.00 da başlamış ve ertesi gün saat 09.00 da bitirilmiştir. Kurutma denemeleri kütle kaybının durduğu veya çok az miktarda sapmalar gösterdiği durumda bitirilmiştir. 3.2.1. Kurumaya Etkili Faktörler Çalışma periyotlarında kurutucu içerisine 40 adet incir yerleştirilmiştir. İncir kütlesindeki değişimi belirleyebilmek için her periyot grubunda tesadüfî olarak seçilen 10 adet incirin kütleleri ölçülmüştür. İncir materyali raf üzerinde hiç çevrilmemiştir. Kurutma kapalı sistem doğal akımlı kurutucuda yapılmış olup havalandırma kapakları açık tutulmuştur Kurutma denemeleri yapılırken hava sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Hava bağıl nemi gibi ölçülemeyen bazı değerler, Aydın Meteoroloji Müdürlüğü nden temin edilmiştir. Kuruma davranışının belirlenmesinde ilk olarak deneme materyallerinin ilk nem değerleri tespit edilmiştir. Kurutulan materyalin ilk nem değerinin belirlenmesinde, incir örnekleri kurutucuya yerleştirilmeden, içinden tesadüfî olarak alınan 10 adet örnek kullanılmıştır. 0,01 hassasiyetli terazide tartılıp yaş ağırlıkları belirlenmiştir. İncirler, 105ºC de 24 saat süreyle etüvde bekletilmiştir. 24 saat sonra etüvden çıkarılan örneklerin kuru ağırlıkları belirlenmiştir. Yaş baza göre nem içeriğinin hesaplanmasında 3.1 eşitliği kullanılmıştır (Yalçın ve Özarslan, 2004). mk my Nem (%) 100 (3.1) m K Nem : Yüzde nem içeriği (%) m K m Y : Kuru ağırlık (gr) : Yaş ağırlık (gr)
35 Kurutma periyodu sonunda son nem değerleri kütle değişiminin durduğu noktada ölçülmüş, dört deneme periyodunda yapılan çalışma sonucunda ürünün zamana bağlı olarak nem içeriğinde meydana gelen değişim incelenmiştir. Kuruma davranışını açıklayabilmek ve matematiksel model oluşturabilmek için bazı verilerin hesaplanması ve ölçülmesi gereklidir. Kurutma davranışının modellenmesinde incirin belli bir t anında sahip olduğu nem içeriğinin, incirin ilk nem içeriğine oranı ayrılabilir nem oranı olarak tanımlanmış ve bu orana sıcaklık, rüzgâr, bağıl nem ve güneş ışınımı gibi farklı parametrelerin etkileri açıklanmıştır. 3.2.1.1. Ayrılabilir Nem Oranı (ANO) Ayrılabilir nem oranı, kurutma sırasında herhangi bir anda üründe kalan buharlaşabilecek nem miktarının, üründen buharlaşabilecek tüm nem miktarına oranını belirtmektedir (Ertekin ve Yaldız, 2001). ANO= M M 0 (3.2) ANO = Ayrılabilir nem oranı (%) M = İncirin belirli bir t anındaki nem içeriği (%) M 0 = İncirin ilk nem içeriği (%) Çalışmada, incirlerin nem değerlerine bağlı olarak her bir periyot için deneme verilerine dayanan, ayrılabilir nem oranı değeri hesaplanmış ve deneysel ayrılabilir nem oranı (ANO deneysel ) değeri olarak adlandırılmıştır. Deneysel ayrılabilir nem oranı her bir periyot için hesaplanmış, hava sıcaklığı, rüzgâr hızı, güneş ışınım şiddeti ve hava bağıl neminin etkisi her bir periyot için tek tek regresyon analizi ile araştırılmış ve grafikleri çizilmiştir. Kuruma davranışını en iyi açıklayan eşitliğin bulunabilmesi için ANO deneysel değeri ile ilişkisi bulunan hava sıcaklığı, rüzgâr hızı, güneş ışınım şiddeti ve hava bağıl
36 nemi değerlerine çoklu regresyon analizi uygulanmıştır. Çoklu regresyon analizleri sonucunda her bir periyot için sıcaklığa, rüzgâr hızına, güneş ışınım şiddetine ve hava bağıl nemine bağlı ayrılabilir nem oranı değerini veren dört farklı eşitlik elde edilmiştir. Çoklu regresyon analizi ile bulunan eşitliklere; sıcaklık, rüzgâr, güneş ışınımı ve hava bağıl nemi değerleri yerleştirilmiş, ayrılabilir nem oranı değeri hesaplanmış ve bu değer hesaplanan ayrılabilir nem oranı (ANO hesaplanan ) değeri olarak adlandırılmıştır. Çoklu regresyon sonucunda elde edilen, eşitliklerin doğruluğunun tespiti için hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri (ANO hesaplanan ) ile deneysel verilere dayanan deneysel ayrılabilir nem oranı (ANO deneysel ) değerleri karşılaştırılmıştır. ANO hesaplanan ve ANO deneysel değerlerinin birbiriyle olan ilişkisi grafiğe dökülmüş ve istatistiksel olarak yeterliliklerine bakılmıştır. Sonuçların istatistiksel olarak değerlendirilmelerinde, tahminin standart hatası (RMSE), khi-kare (X 2 ) değeri, ve belirtme katsayısı (R 2 ) dikkate alınmıştır.
37 4. BULGULAR ve TARTIġMA 4.1. Bulgular 4.1.1. Ġncirin Kütle Kaybı Doğal akımlı prototip kurutucuda rafa serilerek kurutulan incirlerin kütle kaybı 10 ayrı numune yardımıyla izlenmiştir. Birinci deneme periyodundaki incirlerin kütle değişimleri Çizelge 4.1 de verilmiştir. Çizelge 4.1 I. periyottaki incirlerin kütle değişimleri I. Periyottaki numune incirlerin kütleleri (gr) Zaman (saat) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 09.00 28,6 29,48 27,47 30,5 33,3 29,7 32,85 34,57 32,46 29,85 11.00 24,5 25,12 24,32 27 31,7 26,2 30,31 32,01 30,11 27,32 13.00 19,98 21,69 20,88 24,7 28 23,3 27,32 29,9 27,5 25,64 15.00 17,45 18,65 17,93 21,5 26,6 21,8 24,8 27,2 25,2 23,05 17.00 16,32 16,65 15,65 20,1 23,3 19,1 22,41 25,7 23,3 21,86 19.00 15,3 16,14 14,8 18,8 22,8 18 20,07 23,1 22,9 20,85 21.00 15,1 16,1 14,23 17,7 21,1 17,9 19,92 22,8 22,43 19,84 23.00 14,9 15,88 14,13 16,8 20,8 17,8 18,65 21,8 21,68 19,77 01.00 14,8 15,87 14,1 16,7 20,75 17,7 18,64 21,7 21,67 19,76 03.00 14,7 15,85 14,09 16,6 20,65 17,5 18,63 21,65 21,66 19,75 05.00 14,5 15,82 14,07 16,5 20,54 17,44 18,62 21,64 21,65 19,74 07.00 14,3 15,81 14,07 16,4 20,48 17,34 18,61 21,63 21,64 19,73 09.00 14,3 15,8 14,07 16,3 20,4 17,32 18,6 21,62 21,63 19,72 Ort. 30,87 27,85 24,89 22,41 20,43 19,27 18,71 18,22 18,16 18,10 18,05 18,00 17,97 Çizelge 4.1 de, incir kütlelerindeki azalmanın saat 09.00 ile 17.00 arasında çok hızlı olduğu görülmektedir. Bu aralık, sıcaklığın ve güneş ışınım şiddetinin en yüksek olduğu saatlerdir. Kütle kayıp hızı saat 23.00 de durma noktasına gelmiştir. II. periyot için incir kütle değişimleri Çizelge 4.2 de verilmiştir.
38 Çizelge 4.2 II. periyottaki incirlerin kütle değişimleri II. Periyottaki numune incirlerin kütleleri (gr) Zaman (saat) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 09.00 33,87 32,34 29,8 30,86 31,45 28,9 30,13 32,33 31,93 29,26 11.00 30,27 30,32 27,52 27 29,27 27,11 28,22 30,96 29,67 27,45 13.00 27,88 27,93 24,78 25,21 27,08 25,13 25,31 27,65 27,33 24,86 15.00 26,55 26,21 22,36 23,78 25,6 22,98 22,67 25,59 25,19 22,97 17.00 25,46 25,17 21,68 22,86 24,5 21,64 21,32 24,08 23,66 21,23 19.00 24,16 24,69 21,00 22,02 23,82 20,74 20,98 23,65 22,8 20,89 21.00 23,89 23,17 20,73 21,87 23,48 20,14 20,24 23,54 22,31 20,56 23.00 22,34 22,2 20,11 21,56 23,16 19,86 20,04 23,45 22,03 20,23 01.00 21,56 21,87 19,88 21,34 23,04 19,61 19,93 23,23 21,9 20,08 03.00 21,32 20,72 19,78 21,14 22,89 19,43 19,89 23,17 21,86 19,98 05.00 21,26 20,76 19,76 21,03 22,53 19,42 19,83 23,15 21,64 19,77 07.00 21,15 20,75 19,75 21,02 22,52 19,41 19,82 23,14 21,63 19,76 09.00 21,14 20,74 19,76 21,02 22,51 19,41 19,82 23,13 21,62 19,75 Ort. 31,08 28,77 26,31 24,39 23,16 22,47 21,99 21,49 21,24 21,01 20,91 20,89 20,89 II. periyottaki incirlerin kütle değişimini gösteren Çizelge 4.2 deki değerler, sabah 09.00 da başlayıp ertesi gün 09.00 a kadar iki saatte bir ölçülen kütle değerleridir. Çizelge, kütle kayıp hızının saat 09.00 ile 17.00 arasında çok yüksek olduğunu göstermektedir. Saat 09.00 ve 17.00 arası sıcaklığın ve güneş ışınım şiddetinin en yüksek olduğu saatlerdir. Kütle kayıp hızı saat 19.00 dan sonra giderek azalmış, fakat bu azalma diğer periyotlara göre daha düşük olmuştur. Bu durumun sebebi II. periyottaki sıcaklık ortalamasının 25,2 C ve rüzgâr hızının da 1.33 m/s ile en düşük değerler olması olarak açıklanabilir. Kütle kaybı ancak 05.00 da durma noktasına gelebilmiştir. III. periyot için numune incirlerin kütle değişimleri Çizelge 4.3 te verilmiştir.
39 Çizelge 4.3 III. periyottaki incirlerin kütle değişimleri Numune incirlerin kütleleri (gr) Zaman (saat) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 09.00 30,56 31,43 29,31 30,96 32,56 29,82 33,38 30,04 31,78 32,80 11.00 28,51 29,78 27,52 28,89 31,05 26,2 31,67 28,43 29,67 30,02 13.00 25,12 27,67 25,48 26,39 28,89 23,3 28,24 25,76 27,06 27,34 15.00 22,87 25,47 23,03 24,02 26,56 21,8 26,01 23,78 25,7 25,05 17.00 21,43 23,16 21,95 22,67 23,8 19,1 24,87 22,13 24,59 23,69 19.00 20,88 22,25 20,15 21,1 22,81 18 24,02 21,12 23,9 22,36 21.00 20,54 21,89 19,58 20,37 21,23 17,9 23,87 20,79 23,5 21,7 23.00 20,21 21,78 19,26 19,86 20,61 17,8 23,76 20,68 23,01 21,5 01.00 19,98 21,67 18,99 19,68 20,54 17,76 23,67 20,54 22,97 21,48 03.00 19,97 21,66 18,98 19,67 20,53 17,75 23,66 20,53 22,96 21,47 05.00 19,96 21,65 18,97 19,66 20,52 17,73 23,65 20,52 22,95 21,46 07.00 19,95 21,64 18,96 19,65 20,51 17,73 22,64 20,51 22,94 21,45 09.00 19,94 21,63 18,95 19,64 20,5 17,72 22,63 20,5 22,93 21,44 Ort. 31,26 29,17 26,52 24,42 22,73 21,65 21,13 20,84 20,72 20,71 20,70 20,59 20,58 Çizelge 4.3 te, kütle kayıp hızı saat 19.00 dan sonra giderek azalmış, saat 01.00 da durma noktasına gelmiştir. IV. periyot için numune incirlerin kütle değişimleri Çizelge 4.4 te verilmiştir. Çizelge 4.4 IV. periyottaki incirlerin kütle değişimleri Numune incirlerin kütleleri (gr) Zaman (saat) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 09.00 31,23 32,46 30,77 31,65 30,33 29,87 30,13 32,03 29,59 31,77 11.00 29,18 30,12 28,61 29,10 28,67 27,15 28,22 29,95 26,87 29,45 13.00 26,82 27,38 25,79 26,81 25,21 24,87 25,31 26,57 23,60 26,90 15.00 23,66 25,72 23,43 24,70 23,61 22,65 22,67 24,33 21,54 24,73 17.00 22,46 24,43 22,36 23,54 22,32 21,13 21,32 23,58 20,43 23,25 19.00 21,98 23,76 21,87 22,65 21,43 20,09 20,98 22,65 19,67 22,89 21.00 21,86 22,82 21,86 22,60 21,29 19,89 20,09 21,84 19,60 22,56 23.00 21,85 22,81 21,85 22,59 21,27 19,86 20,04 21,82 19,58 22,55 01.00 21,84 22,80 21,84 22,57 21,25 19,84 19,93 21,80 19,57 22,54 03.00 21,83 22,79 21,83 22,55 21,24 19,83 19,89 21,78 19,56 22,53 05.00 21,82 22,78 21,82 22,54 21,23 19,82 19,83 21,77 19,55 22,52 07.00 21,81 22,77 21,81 21,53 21,22 19,81 19,82 21,76 19,54 22,51 09.00 21,80 22,76 21,80 21,52 21,21 19,80 19,82 21,75 19,53 22,50 Ort. 30,98 28,73 25,92 23,70 22,48 21,79 21,44 21,42 21,39 21,38 21,36 21,25 21,24
Kütle (gr) 40 IV. periyottaki incirlerin kütle değişimini gösteren Çizelge 4.4 deki değerler, sabah 09.00 da başlayıp ertesi gün 09.00 a kadar iki saatte bir ölçülen kütle değerleridir. Her bir periyotta kütle değişimi ölçülen numune incirlerin kütlelerinin ortalamaları alınmıştır. İncirlerin kütle değişimlerinin ortalamalarını gösteren grafik Şekil 4.4 te verilmiştir. 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 07.00 09.00 Zaman (saat) I. Periyot II. Periyot III. Periyot IV. Periyot ġekil 4.4 İncirlerin kütle değişim grafiği Şekil 4.4 te verilen, IV. periyottaki incir kütlelerindeki değişimlerin grafiği, kütle kayıp hızının saat 09.00 ile 17.00 arasında çok yüksek olduğunu göstermektedir. Bu saatler hava sıcaklığının ve güneş ışınım şiddetinin en yüksek olduğu saatlerdir. Kütle kayıp hızı saat 19.00 dan sonra giderek azalmış ve saat 21.00 da durma noktasına gelmiştir. IV. periyotta kütle kayıp hızının, diğer periyotlara göre daha yüksek olduğu ve kütle kaybının çok erken durma noktasına geldiği görülmüştür. Bu durum IV. periyodun 30,09 C sıcaklık ortalaması ve 1,81 m/s rüzgâr hızı ile en yüksek değerlere sahip olması olarak açıklanabilir. Kısaca IV. periyot için incirlerin en hızlı kuruduğu periyot denilebilir. 4.1.2. Ġncirin Ġlk ve Son Nem Değerleri Kuruma materyali olarak kullanılan incirin ölçülen ilk nem değerleri Çizelge 3.3 te verilen çizelgeye göre düzenlenmiş ve Çizelge 4.5 te verilmiştir.
41 Çizelge 4.5 İncirlerin ilk nem değerleri Deneme Periyodları Ġncirlerin ilk nem değerleri (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ort. 02.08.2006 03.08.2006 50 51 50 51 51 51 52 50 51 51 50,8 I.Periyod 07.08.2006 08.08.2006 51 50 50 50 51 50 51 50 50 50 50,3 II. Periyod 10.08.2006 11.08.2006 51 50 51 51 52 51 52 52 50 51 51,1 III. Periyod 14.08.2006 15.08.2006 IV. Periyod 50 51 50 51 50 50 50 51 50 50 50,3 Kuruma materyali olarak kullanılan incirin ölçülen son nem değerleri ise Çizelge 3.4 e göre düzenlenmiş ve Çizelge 4.6 da verilmiştir. Çizelge 4.6 İncirlerin son nem değerleri Deneme Periyodları Ölçülen son nem değerleri (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ort. 02.08.2006 03.08.2006 23 24 24 23 23 23 24 23 23 24 23,4 I.Periyod 07.08.2006 08.08.2006 23 23 23 23 23 23 24 23 23 23 23,1 II. Periyod 10.08.2006 11.08.2006 24 23 23 24 23 24 23 23 24 23 23,4 III. Periyod 14.08.2006 15.08.2006 IV. Periyod 23 23 22 23 22 23 24 23 23 23 22,9
42 4.1.3. Ayrılabilir Nem Oranı Değerleri (ANO deneysel ) Kurutma sırasında herhangi bir anda üründe kalan buharlaşabilecek nem miktarının, üründen buharlaşabilecek tüm nem miktarına oranı olarak tanımlanan ayrılabilir nem oranı, deneme periyotlarında elde edilen veriler ile 3.2 Eşitliği kullanılarak her bir deneme periyodu için deneysel olarak hesaplanmış ve sırasıyla Çizelge 4.7, Çizelge 4.8, Çizelge 4.9, Çizelge 4.10 da verilmiştir. Çizelge 4.7 I. periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri Zaman (saat) M 0 M ANO deneysel 09.00 50,8 50,8 1 11.00 50,8 46 0,90551 13.00 50,8 39 0,76771 15.00 50,8 35 0,688976 17.00 50,8 31 0,610236 19.00 50,8 28 0,551181 21.00 50,8 25 0,492125 23.00 50,8 23,4 0,460629 01.00 50,8 23,4 0,460629 03.00 50,8 23,4 0,460629 05.00 50,8 23,4 0,460629 07.00 50,8 23,4 0,460629 09.00 50,8 23,4 0,460629 Çizelge 4.7 de saat 09.00 da başlayıp iki saat aralıklarla bir tam gün boyunca hesaplanan I. periyot için ANO deneysel değerleri verilmiştir. I. periyot için incirlerin ilk nem değerleri ortalaması (M 0 ) % 50,8 dir.
43 Çizelge 4.8 II. Periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri Zaman (saat) M 0 M ANO deneysel 09.00 50,3 50,3 1 11.00 50,3 45 0,89463 13.00 50,3 39 0,775347 15.00 50,3 35 0,695825 17.00 50,3 33 0,656063 19.00 50,3 30 0,596421 21.00 50,3 27 0,536779 23.00 50,3 26 0,516898 01.00 50,3 25 0,497017 03.00 50,3 23,5 0,467196 05.00 50,3 23,1 0,459244 07.00 50,3 23,1 0,459244 09.00 50,3 23,1 0,459244 II. periyot için incirlerin ilk nem değerleri ortalaması (M 0 ) % 50,3 olarak hesaplanmıştır. Çizelge 4.9 III. periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri Zaman (saat) M 0 M ANO deneysel 09.00 51,1 51,1 1 11.00 51,1 45 0,880626 13.00 51,1 39 0,7632093 15.00 51,1 35 0,6849315 17.00 51,1 32 0,6262239 19.00 51,1 29 0,5675146 21.00 51,1 27 0,5283757 23.00 51,1 25 0,4892367 01.00 51,1 24 0,4696673 03.00 50,1 23,6 0,4710578 05.00 51,1 23,5 0,4598825 07.00 51,1 23,4 0,4579256 09.00 51,1 23,4 0,4579256 Çizelge 4.9 da III. periyot için hesaplanan ANO deneysel değerleri verilmiştir. III. periyot için incirlerin ilk nem değerleri ortalaması (M 0 ) % 51,1 dir.
44 Çizelge 4.10 IV. periyot için deneysel ayrılabilir nem oranı verileri Zaman (saat) M 0 M ANO deneysel 09.00 50,3 50,3 1 11.00 50,3 45 0,894632 13.00 50,3 38 0,755467 15.00 50,3 32 0,636182 17.00 50,3 28 0,556660 19.00 50,3 25 0,497017 21.00 50,3 23 0,457256 23.00 50,3 22,9 0,455268 01.00 50,3 22,9 0,455268 03.00 50,3 22,9 0,455268 05.00 50,3 22,9 0,455268 07.00 50,3 22,9 0,455268 09.00 50,3 22,9 0,455268 IV. periyot için incirlerin ilk nem değerleri ortalaması (M 0 ) % 50,3 olarak hesaplanmıştır. 4.1.4. Sıcaklık Değerleri ( C) Her bir deneme periyodu için iki saatte bir ölçülmüş olan sıcaklık değerleri Çizelge 4.11 de verilmiştir.
45 Çizelge 4. 11. Deneme periyotlarında ölçülen sıcaklık değerleri Sıcaklık Değerleri ( C) Zaman (saat) I.Periyot II.Periyot III.Periyot IV.Periyot 09.00 24 22,2 23,8 28,4 11.00 31,7 30,2 35,6 36 13.00 36,1 33 36,2 40 15.00 36 32,3 35,5 38,7 17.00 34,8 29,5 30 36,5 19.00 32 26,2 28,4 33,6 21.00 28 24,4 27 30,3 23.00 27,5 23,2 25,3 26,9 01.00 25 21,3 22,6 25,3 03.00 20,6 20,4 20,3 22,2 05.00 22,8 20,8 21 22 07.00 23,4 21,1 22,4 23,3 09.00 27,6 23 24 28 Ort. 28,42 25,2 27,08 30,09 4.1.5. GüneĢ IĢınım Değerleri (W/m 2 ) Denemenin yürütüldüğü zaman periyotları için ölçülen güneş ışınım şiddeti değerleri Çizelge 4.12 de verilmiştir.
46 Çizelge 4.12 Deneme periyotlarında ölçülen güneş ışınımı değerleri Zaman (saat) 09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 07.00 09.00 Ort. GüneĢ IĢınımı (W/m 2 ) I.Periyot II.Periyot III.Periyot IV.Periyot 705,1 748,1 748,1 765,3 902,9 937,2 911,5 980,3 854,3 820,1 851,3 968,7 799,7 557,7 558,9 762,1 281,6 189,2 189,2 266,6 68,8 34,4 51,6 68,8 2,9 1,5 1,5 4,3 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 25,8 19,4 34,4 35,8 361,2 361,2 352,6 378,4 576,1 539,5 748,1 748,1 352,53 324,06 342,43 383,3 4.1.6. Rüzgâr Hızı Değerleri (m/s) Denemenin yürütüldüğü zaman periyotları için rüzgâr hızı değerleri her bir periyot için Çizelge 4.13 te verilmiştir.
47 Çizelge 4.13 Deneme periyotlarında ölçülen rüzgâr hızı değerleri Rüzgâr hızı (m/s) Zaman (saat) I.Periyot II.Periyot III.Periyot IV.Periyot 09.00 0,7 0,7 1 1,8 11.00 2,7 1,4 1,1 2,6 13.00 2,8 2,1 2,2 4,1 15.00 3,9 3,3 3,2 3,8 17.00 3,5 2,8 2,2 3,1 19.00 1,9 1,7 1,9 2,3 21.00 0,7 1,1 2,4 2,3 23.00 0,9 0,9 2,1 0,6 01.00 1 0,3 0,8 0,4 03.00 0,9 1,1 0,6 0,1 05.00 0,4 0,2 0,5 0,6 07.00 1,7 1 0,4 0,8 09.00 0,7 0,7 1,2 1,1 Ort. 1,67 1,33 1,50 1,81 4.1.7. Hava Bağıl Nemi Değerleri (%) Denemenin yürütüldüğü zaman periyotları için hava bağıl nem değerleri her bir periyot için Çizelge 4.14 te verilmiştir.
48 Çizelge 4.14 Deneme periyotlarında ölçülen bağıl nem değerleri Zaman (saat) 09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 07.00 09.00 Ort. Bağıl nem (%) I.Periyot II.Periyot III.Periyot IV.Periyot 75 72 64 64 40 66 59 40 27 54 53 26 22 42 45 23 31 48 47 28 52 56 53 40 51 63 54 34 53 63 50 36 52 66 51 40 66 69 62 66 68 79 65 68 65 75 68 67 63 70 62 63 51,15 63,30 56,38 45,76 4.1.8 Parametrelere Bağlı Olarak Ayrılabilir Nem Oranı (ANO hesaplanan ) Değerinin Hesaplanması Kurutma davranışını açıklamak için çoklu regresyon analizi sonucu bulunan eşitlikler kullanılarak her bir deneme periyodu için hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri (ANO hesaplanan ) bulunmuş ve deneysel olarak hesaplanan ANO deneysel ile karşılaştırılmıştır. Çoklu regresyona tabi tutulacak sıcaklık, güneş ışınım şiddeti, rüzgâr hızı, bağıl nem ve ANO deneysel verileri I. periyot için Çizelge 4.15 de, II. periyot için Çizelge 4.16 da, III. periyot için Çizelge 4.17 de ve IV. periyot için Çizelge 4.18 de verilmiştir.
49 Çizelge 4.15 I. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler Zaman ANO deneysel Sıcaklık ( C) GüneĢ ıģınımı(w/m 2 ) Rüzgâr hızı (m/s) Bağıl nem (%) 09.00 1 24 705,1 0,7 75 11.00 0,905511811 31,7 902,9 2,7 40 13.00 0,767716535 36,1 854,3 2,8 27 15.00 0,688976378 36 799,7 3,9 22 17.00 0,61023622 34,8 281,6 3,5 31 19.00 0,551181102 32 68,8 1,9 52 21.00 0,492125984 28 2,9 0,7 51 23.00 0,460629921 27,5 1,5 0,9 53 01.00 0,460629921 25 1,5 1 52 03.00 0,460629921 20,6 1,5 0,9 66 05.00 0,460629921 22,8 25,8 0,4 68 07.00 0,460629921 23,4 361,2 1,7 65 09.00 0,460629921 27,6 576,1 0,7 63 Çizelge 4.16 II. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler Zaman ANO deneysel Sıcaklık ( C) GüneĢ ıģınımı(w/m 2 ) Rüzgâr hızı (m/s) Bağıl nem (%) 09.00 1 22,2 748,1 0,7 72 11.00 0,894632207 30,2 937,2 1,4 66 13.00 0,775347913 33 820,1 2,1 54 15.00 0,69582505 32,3 557,7 3,3 42 17.00 0,656063618 29,5 189,2 2,8 48 19.00 0,596421471 26,2 34,4 1,7 56 21.00 0,536779324 24,4 1,5 1,1 63 23.00 0,516898608 23,2 1,5 0,9 63 01.00 0,497017893 21,3 1,5 0,3 66 03.00 0,467196819 20,4 1,5 1,1 69 05.00 0,459244533 20,8 19,4 0,2 79 07.00 0,459244533 21,1 361,2 1 75 09.00 0,459244533 23 539,5 0,7 70
50 Çizelge 4.17 III. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler Zaman ANO deneysel Sıcaklık ( C) GüneĢ ıģınımı(w/m 2 ) Rüzgâr hızı (m/s) Bağıl nem (%) 09.00 1 23,8 748,1 1 64 11.00 0,880626223 35,6 911,5 1,1 59 13.00 0,763209393 36,2 851,3 2,2 53 15.00 0,684931507 35,5 558,9 3,2 45 17.00 0,626223092 30 189,2 2,2 47 19.00 0,567514677 28,4 51,6 1,9 53 21.00 0,528375734 27 1,5 2,4 54 23.00 0,489236791 25,3 1,5 2,1 50 01.00 0,469667319 22,6 1,5 0,8 51 03.00 0,471057884 20,3 1,5 0,6 62 05.00 0,459882583 21 34,4 0,5 65 07.00 0,457925636 22,4 352,6 0,4 68 09.00 0,457925636 24 748,1 1,2 62 Çizelge 4.18 IV. periyotta çoklu regresyon analizi için kullanılan veriler Zaman ANO deneysel Sıcaklık ( C) GüneĢ ıģınımı(w/m 2 ) Rüzgâr hızı (m/s) Bağıl nem (%) 09.00 1 28,4 765,3 1,8 64 11.00 0,89463221 36 980,3 2,6 40 13.00 0,7554672 40 968,7 4,1 26 15.00 0,6361829 38,7 762,1 3,8 23 17.00 0,55666004 36,5 266,6 3,1 28 19.00 0,49701789 33,6 68,8 2,3 40 21.00 0,45725646 30,3 4,3 2,3 34 23.00 0,45526839 26,9 1,5 0,6 36 01.00 0,45526839 25,3 1,5 0,4 40 03.00 0,45526839 22,2 1,5 0,1 66 05.00 0,45526839 22 35,8 0,6 68 07.00 0,45526839 23,3 378,4 0,8 67 09.00 0,45526839 28 748,1 1,1 63 Çoklu regresyon analizi sonuçlarında Çizelge 4.15 de verilen değerler kullanılarak I. periyot için elde edilen eşitlik, 4.1 de gösterilmektedir. II. periyot için Çizelge 4.16 kullanılarak, elde edilen eşitlik 4.2 de, III. periyot için Çizelge 4.17 kullanılarak elde edilen eşitlik 4.3 te, IV. periyot için Çizelge 4.18 de verilen değerler kullanılarak elde edilen eşitlik 4.4 te verilmiştir.
51 (4.1) ANO hesaplanan I = -0,056520083 + (0,00931216 x T) + (0,000384934 x I) + (0,016043781 x V) + (0,00445049 x Ө) (4.2) ANO hesaplanan II = 1,180518 - (0,00302 x T) + (0,000421x I) + (0,06112 x V) (0,00858x Ө) (4.3) ANO hesaplanan III = 0,358443 + (0,008621 x T) + (0,000277 x I) (0,01514 x V) (0,00106 x Ө) (4.4) ANO hesaplanan IV = 0,413492 + (0,008236 x T) + (0,000332 x I) (0,04448 x V) (0,00185x Ө) ANO hesaplanan = Hesaplanan ayrılabilir nem oranı değeri T = Sıcaklık ( o C) I = Güneş ışınım şiddeti (W/m 2 ) V = Rüzgâr hızı (m/s) Ө = Hava bağıl nemi (%) Çoklu regresyon analizi sonucu elde edilen 4.1, 4.2, 4.3 ve 4.4 eşitlikleri, her bir periyot için hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerinin (ANO hesaplanan ), sıcaklık, rüzgâr, bağıl nem ve güneş ışınım şiddetine bağlı olarak değişimini göstermektedir. Her bir periyot için iki saatte bir ölçümü yapılmış olan sıcaklık, rüzgâr, hava bağıl nemi ve güneş ışınımı parametreleri eşitliklerde yerine koyularak ANO hesaplanan değerleri bulunmuştur.
52 4.1.9. Deneysel ve Hesaplanan Ayrılabilir Nem Oranı ĠliĢkisi Hesaplanan ayrılabilir nem oranı (ANO hesaplanan ) değerleri, çoklu regresyon analizi sonucu elde edilen 4.1, 4.2, 4.3 ve 4.4 model eşitlikleri ile hesaplanmıştır. Bulunan ANO hesaplanan değerlerinin, ANO deneysel değerlerine yakınlığı, eşitliklerin kurutma davranışını nasıl açıkladığının bir göstergesidir. ANO hesaplanan değerleri ile deneme verileri sonucunda bulunan ANO deneysel değerleri arasında yüksek bir ilişki çıkarsa, kullanılan eşitliklerin, kuruma davranışını açıkladığı söylenebilir. ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerleri her bir periyod için Çizelge 4.19 da verilmiştir. Çizelge 4.19 Her bir periyot için ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerlerinin karşılaştırılması Zaman I. Periyod II. Periyod III. Periyod IV. Periyod ANO ANO ANO ANO ANO hesaplanan deneysel hesaplanan deneysel hesaplanan ANO ANO ANO deneysel hesaplanan deneysel 09.00 0,78340 1 0,76809 1 0,68814 1 0,69530 1 11.00 0,80757 0,90551 0,83234 0,89463 0,83896 0,88062 0,85152 0,89463 13.00 0,77358 0,76771 0,83476 0,77534 0,81714 0,76320 0,79862 0,75546 15.00 0,74703 0,68897 0,75597 0,69582 0,72336 0,68493 0,66605 0,63618 17.00 0,57005 0,61023 0,58824 0,65606 0,58645 0,62622 0,53879 0,55666 19.00 0,52986 0,55118 0,53156 0,59642 0,53269 0,56751 0,48220 0,49701 21.00 0,44354 0,49212 0,49972 0,53677 0,4981 0,52837 0,42995 0,45725 23.00 0,45045 0,46062 0,51556 0,51689 0,49222 0,48923 0,43667 0,45526 01.00 0,42433 0,46062 0,53222 0,49701 0,48756 0,46966 0,47041 0,45526 03.00 0,44406 0,46062 0,46029 0,46719 0,45911 0,47105 0,44007 0,45526 05.00 0,47477 0,46062 0,43582 0,45924 0,47260 0,45988 0,45567 0,45526 07.00 0,61697 0,46062 0,56434 0,45924 0,57124 0,45792 0,57176 0,45526 09.00 0,71386 0,46062 0,69496 0,45924 0,68895 0,45792 0,69175 0,45526 ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerlerinin arasındaki ilişkinin tespiti için, bu iki değer arasında bir regresyon ilişkisi kurulmuş, sonuçlar grafiksel olarak incelenmiş ve aralarındaki ilişkinin seviyesini gösterecek olan tahminin standart hatası (RMSE), khi-kare (X 2 ) ve belirtme katsayısı (R 2 ) değerleri karşılaştırılmıştır. ANO deneysel ve
Ayrılabilir nem oranı değerleri 53 ANO hesaplanan değerlerinin ilişki seviyesini gösteren RMSE, X 2 Çizelge 4.20 de verilmiştir. ve R 2 değerleri Çizelge 4.20 ANO hesaplanan ve ANO deneysel ilişkisini gösteren R 2, RMSE ve X 2 değerleri Fonksiyonlar I. Periyot II. Periyot III. Periyot IV. Periyot R 2 0,6314 0,6273 0,5483 0,6024 RMSE 0,0959 0,0757 0,0645 0,0804 X 2 0,2196 0,2053 0,2570 0,2485 Çizelge 4.20 de modellerin uyumluluğunu gösteren R 2 değerlerinin yaklaşık olarak 0,60 olduğu görülmektedir. Bu değerin anlamı; eşitlikler ile elde edilen ANO hesaplanan ile ANO deneysel arasında çok yüksek olmasa da bir ilişki olduğudur. Çizelge 4.19 daki verilere dayanarak elde edilen ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerlerinin grafiksel olarak karşılaştırılması I. periyot için Şekil 4.4 de verilmiştir. 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 07.00 09.00 Zaman (saat) ANO hesaplanan ANO deneysel ġekil 4.5 I. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması
54 Şekil 4.5 incelendiğinde ANO deneysel ve eşitlikler ile elde edilen ANO hesaplanan değerlerinde sapma görülmektedir. Sapmalar, denemenin başladığı ilk saatlerde ve bitiş saatlerinde görülmektedir. Eşitliklerin daha iyi değerlendirilebilmesi için I.periyot için Şekil 4.6 da grafik verilmiştir. ġekil 4.6 I. Periyod için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki II. periyot için deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması Şekil 4.7 de verilmiştir. II. periyot için hesaplanan ANO hesaplanan ve ANO deneysel değerleri grafiği Şekil 4.8 de verilmiştir.
Ayrılabilir nem oranı değerleri 55 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 07.00 09.00 Zaman (saat) ANO hesaplanan ANO deneysel ġekil 4.7 II. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişkiyi gösteren Şekil 4.7 incelendiğinde denemenin başladığı ilk saatlerde ve bitiş saatlerinde sapmalar görülmektedir. ġekil 4.8 II. Periyod için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki
Ayrılabilir nem oranı değerleri 56 III. periyot için deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması Şekil 4.9 da verilmiştir. III. periyot için hesaplanan ANO hesaplanan ve ANO deneysel değerlerinin grafiği Şekil 4.10 da verilmiştir. 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 07.00 09.00 Zaman (saat) ANO hesaplanan ANO deneysel ġekil 4.9 III. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması ġekil 4.10 III. periyot için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki
Ayrılabilir nem oranı değerleri 57 Deneysel verilere dayanan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması IV. periyot için Şekil 4.11 de verilmiştir. IV. periyot için hesaplanan ANO hesaplanan ve ANO deneysel değerlerinin grafiği ise Şekil 4.12 de verilmiştir. 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 07.00 09.00 Zaman (saat) ANO hesaplanan ANO deneysel ġekil 4.11 IV. periyotta deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması ġekil 4.12 IV. Periyod için ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki
58 Eşitlikler ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri ile denemelerde bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler incelendiğinde kullanılan eşitliklerin bir miktar sapma gösterdiği görülmektedir. Genel olarak sapmalar denemenin başladığı ilk saatlerde ve denemenin bitişinde görülmektedir. Bu durum, denemenin başladığı ilk anda, incir neminin teorik olarak % 100 alınması ve buna karşın, hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerinin daha düşük olması şeklinde açıklanabilir. Bitiş saatlerinde denemede incir nemi çok azalmasına karşın, diğer parametrelere bağlı olan ANO hesaplanan değeri tekrar yükselişe geçmiştir. Analizlerde sapma gösteren bu değerler ihmal edilerek, ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişkiyi gösteren istatistiksel karşılaştırmanın tekrar yapılması gerekmektedir. Sapma gösteren değerlerin tam olarak belirlenebilmesi ve bu değerlerin ihmal edilebilmesi için, güven aralığı grafiği her bir periyot için çizilmiştir. Güven aralığı; standart sapma ve ölçme sayısına bağlı gerçek ortalama değeri içine alan sınırların (güven sınırları) belirlediği aralıktır (Anonim, 2006 c). I. Periyot için güven aralığı grafiği Şekil 4.13 de verilmiştir. ġekil 4.13 I. periyot için güven aralığı grafiği
59 Şekil 4.13 e bakıldığında kırmızı çizgiler I. periyot için güven aralığı sınırlarıdır. Çizgi dışında kalan değerler, istatistiksel hesaplamalarda sapmaya neden olan değerlerdir. I. periyot için bu değerlerin denemenin başladığı ilk değer ve denemenin bitişindeki son iki değer olduğu görülmektedir. Deneme başlangıcında ANO deneysel değeri 1 alınırken, ANO hesaplanan değeri daha düşük bulunmuştur. Deneme başlangıcındaki 2. değerin de güven sınırına çok yakın olduğu, ANO deneysel ile ANO hesaplanan arasındaki ilişkiyi azalttığı görülmektedir. Deneme sonuna ait iki değerin de yine güven sınırının çok dışında olduğu görülmektedir. Bunun sebebi; deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değeri (ANO deneysel ) gerçekte, kurumaya bağlı olarak azalıp, en sonunda durma noktasına yaklaşırken, eşitlikler yardımı ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerinin (ANO hesaplanan ) yüksek çıkması ile açıklanabilir. Çünkü ANO hesaplanan değerini elde ettiğimiz model eşitlikleri sıcaklığa, rüzgâra, bağıl neme ve güneş ışınım şiddetine bağlıdır. Bu değerler sabah olması ile birlikte yükselmeye başlarken, ANO hesaplanan değerini de yükseltirler. I. periyot için güven aralığı dışında kalan değerler ihmal edilecektir. II. periyot için güven aralığı grafiği Şekil 4.14 de verilmiştir. ġekil 4.14 II. periyot için güven aralığı grafiği
60 II. periyot için güven aralığı grafiğini gösteren Şekil 4.14 incelendiğinde, güven sınırı dışında kalan değerlerin denemenin başladığı ilk değer ve denemenin bitişindeki son iki değer olduğu görülmektedir. Güven sınırı dışında kalan bu değerler, hesaplamalarda sapmaya neden olan değerlerdir. Sapma gösteren bu değerler ihmal edilecektir. II. periyot için deneme başlangıcındaki 3. değerin de güven sınırında olduğu görülmektedir. Bunun sebebi, II. periyotta sıcaklıkların, diğer periyodlara göre düşük olmasıdır. 3. ölçüm için ANO deneysel ile ANO hesaplanan arasındaki fark çok yüksek olmadığı için, bu değer ihmal edilmeyecektir. Eşitlikler yardımı ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değeri (ANO hesaplanan ), sıcaklık, rüzgâr hızı, bağıl nem ve güneş ışınımı parametrelerine bağlı olarak hesaplandığı için, denemedeki son iki ölçüm değeri güven sınırının dışında kalmıştır. III. periyot için güven aralığı grafiği Şekil 4.15 de verilmiştir. ġekil 4.15 III. periyot için güven aralığı grafiği Şekil 4.15 de görülen kırmızı çizgiler III. periyot için güven aralığı sınırlarını göstermektedir. Çizgi dışında kalan değerlerin, denemenin başlangıcında hesaplanan ilk değer ve denemenin bitişindeki son iki değer olduğu görülmektedir. Deneme
61 başlangıcında ANO deneysel değerinin 1 olmasına karşın, ANO hesaplanan değerinin daha düşük olması, bu değeri sınır dışında bırakmıştır. Deneme sonuna ait iki değerin de yine güven sınırının çok dışında olduğu görülmektedir. Deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değeri (ANO deneysel ) azalırken, eşitlikler yardımı ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değeri (ANO hesaplanan ) yüksek çıkmaktadır. III. periyot için sapma gösteren değerler ihmal edilecektir. IV. periyot için güven aralığı grafiği Şekil 4.16 da verilmiştir. ġekil 4.16 IV. periyot için güven aralığı grafiği Şekil 4.16 incelendiğinde IV. periyot için güven aralığı sınırlarının dışında kalan değerler görülmektedir. Güven aralığı dışında kalan değerler, hesaplamalarda sapmaya neden olan değerlerdir. IV. periyot için bu değerlerin denemenin başladığı ilk değer ve denemenin bitişindeki son iki değer olduğu görülmektedir. Denemenin ilk başladığı saatte ANO deneysel değerinin 1 olmasına karşın, ANO hesaplanan değeri daha düşük bulunmuştur. Deneme sonuna ait iki değerin de yine güven sınırının çok dışında olduğu görülmektedir. Son iki değerin hesaplandığı saatlerde, incirler kurumuştur ve ANO deneysel değerleri, incirlerin son nem değerlerine göre elde edilmiştir. Oysa diğer parametrelere bağlı ANO hesaplanan değeri o saatlerde artmaya başlamıştır.
62 Güven aralığı grafikleri göstermektedir ki: her bir deneme periyodu için istatistiksel hesaplarda sapmalara neden olan değerler denemenin başlangıcındaki ilk değer ve deneme sonundaki iki değerdir. Bu değerler ihmal edilecek ve Çizelge 4.19 yeniden düzenlenerek, ANO deneysel ve ANO hesaplanan ilişkisi düzeltilmiş veriler ile yeniden ele alınacaktır. 4.1.10. DüzeltilmiĢ Verilere Göre Ayrılabilir Nem Oranları Arasındaki ĠliĢkiler Bütün deneme periyotları için, denemenin başlangıcındaki ilk değerin ve bitişindeki son iki değerin analiz sonuçlarını etkilediği görülmüştür. Bunun sebebi; deneme başlangıcında incirlerin ilk nem değerlerinin sahip olduğu nemin teorik olarak % 100 ünün incirde bulunması ve bitiş saatlerinde incir neminin azalması, buna karşın sabah sıcaklıkların artmaya başlaması olarak açıklanabilir. Her bir periyot için, ilk iki değer ve bitişteki son iki değerin ihmal edilebilir olduğu görülmektedir. Bu değerlerin ihmal edilmiş hâli Çizelge 4.21 de verilmiştir. Çizelge 4.21 Her bir periyot için düzenlenmiş ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerlerinin karşılaştırılması Zaman I. Periyot II. Periyot III. Periyot IV. Periyot ANO ANO ANO ANO ANO hesaplanan deneysel hesaplanan deneysel hesaplanan ANO ANO ANO deneysel hesaplanan deneysel 13.00 0,77358 0,76771 0,83476 0,77534 0,81714 0,76320 0,79862 0,75546 15.00 0,74703 0,68897 0,75597 0,69582 0,72336 0,68493 0,66605 0,63618 17.00 0,57005 0,61023 0,58824 0,65606 0,58645 0,62622 0,53879 0,55666 19.00 0,52986 0,55118 0,53156 0,59642 0,53269 0,56751 0,48220 0,49701 21.00 0,44354 0,49212 0,49972 0,53677 0,4981 0,52837 0,42995 0,45725 23.00 0,45045 0,46062 0,51556 0,51689 0,49222 0,48923 0,43667 0,45526 01.00 0,42433 0,46062 0,53222 0,49701 0,48756 0,46966 0,47041 0,45526 03.00 0,44406 0,46062 0,46029 0,46719 0,45911 0,47105 0,44007 0,45526 05.00 0,47477 0,46062 0,43582 0,45924 0,47260 0,45988 0,45567 0,45526 Eşitlikler ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri ile denemelerde bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişki ihmal edilen verilerden sonra
Ayrılabilir nem oranı değerleri 63 incelendiğinde kullanılan eşitliklerin kurutma modelini mükemmele yakın açıkladığı görülmüştür. Bu şekli ile ANO hesaplanan ve ANO deneysel arasındaki ilişkiyi gösteren R 2, RMSE ve X 2 değerleri Çizelge 4.22 de verilmiştir. Çizelge 4.22 Düzeltilmiş ANO hesaplanan ve ANO deneysel ilişkisi için, R 2, RMSE ve X 2 değerleri Fonksiyonlar I. Periyod II. Periyod III. Periyod IV. Periyod R 2 0,9520 0,8852 0,9424 0,9848 RMSE 0,0959 0,0757 0,0645 0,0804 X 2 0,0179 0,0311 0,01374 0,0082 ANO hesaplanan ve ANO deneysel arasındaki ilişkiyi gösteren grafikler, I. periyot için Şekil 4.17 de, II. periyot için Şekil 4.18 de, III. periyot için Şekil 4.19 da, IV. periyot için Şekil 4.20 de verilmiştir. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 ANOhesaplanan Zaman (saat) ANOdeneysel ġekil 4.17 I. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler
Ayrılabilir nem oranı değerleri 64 ġekil 4.18 I. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki Düzeltilmiş verilere dayanan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerlerinin karşılaştırılması II. periyot için Şekil 4.19 da verilmiştir. II. periyot için hesaplanan ANO hesaplanan ve ANO deneysel değerlerinin grafiği ise Şekil 4.20 de verilmiştir. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 Zaman (saat) ANOhesaplanan ANOdeneysel ġekil 4.19 II. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler
Ayrılabilir nem oranı değerleri 65 ġekil 4.20 II. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki III. periyot için ANO deneysel değerleri ile ANO hesaplanan değerlerinin karşılaştırılması Şekil 4.21 de verilmiştir. III. periyot için hesaplanan ANO hesaplanan ve ANO deneysel değerlerinin grafiği Şekil 4.22 de verilmiştir. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 Zaman (saat) ANOhesaplanan ANOdeneysel ġekil 4.21 III. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler
Ayrılabilir nem oranı değerleri 66 ġekil 4.22 III. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki Düzeltilmiş verilere dayanan ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerlerinin karşılaştırılması IV. periyot için Şekil 4.23 de verilmiştir. IV. periyot için hesaplanan ANO hesaplanan ve ANO deneysel değerlerinin grafiği ise Şekil 4.24 de verilmiştir. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 01.00 03.00 05.00 Zaman (saat) ANOhesaplanan ANOdeneysel ġekil 4.23 IV. periyotta düzeltilmiş verilere göre deneysel olarak bulunan ayrılabilir nem oranı değerleri ile hesaplanan ayrılabilir nem oranı değerleri arasındaki ilişkiler
67 ġekil 4.24 IV. periyot için düzeltilmiş verilere göre bulunan ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişki İhmal edilmiş verilerle elde edilen grafikler ve Çizelge 4.25 incelendiğinde, dağılımı bozan veriler çıkarıldığında eşitliklerin mükemmele yakın doğrulukta olduğu görülmüştür. Sonuç olarak her bir deneme periyodu için düzeltilmiş ANO deneysel ve ANO hesaplanan değerlerinin karşılaştırılması sonucunda, R 2 değerleri I. periyot için 0,9520, II. periyot için 0,8852, III. periyot için 0,9424 ve IV. periyot için 0,9848 olarak bulunmuştur. R 2 değerleri incelendiğinde, ANO deneysel ve ANO hesaplanan arasındaki ilişkiyi en iyi açıklayan IV. periyotta kullanılan 4.4 Eşitliği olmuştur. Eşitlik 4.4 için sıcaklığa, rüzgar hızına, bağıl neme ve güneş ışınım şiddetine bağlı olarak, kuruma davranışını mükemmele yakın bir şekilde açıkladığı söylenebilmektedir.